[发明专利]催化裂解烃物料的选择性汽化方法与设备

说明书

本发明涉及在流化相催化剂存在下烃催化裂解的方法与设备。更具体地，本发明涉及能够使经过处理的烃物料在裂解反应器中得到充分汽化与良好转化的方法与设备。

本身已知地，石油工业使用重烃物料的转化方法，即具有高分子量与高沸点的烃的分子分裂成较小分子的方法，这种较小分子可能在较低的温度范围内沸腾，适于所需要的应用。

在这方面，目前推广最多的方法是所述的流化态催化裂解法(FCC法)。在这类方法中，呈细滴状的雾化烃物料在高温下与在反应器中以稀释流化床形式(即在气态流体中呈悬浮状，保证它们的转移)循环的裂解催化剂颗粒接触。这时出现物料汽化，接着烃分子在催化剂活性位点裂解。在如此达到所需要的分子量范围之后，沸点也相应降低，将得到的产物与催化剂颗粒分离；这些催化剂颗粒经汽提以回收所得到的烃，然后通过燃烧已生成的焦炭进行再生，最后再与待裂解物料进行接触。

使用的反应器一般是垂直管式反应器，其中催化剂是以基本向上流动的方式移动(该反应器因此而被称作“立管”)或以基本向下流动方式移动(这时该反应器称之“滴管”或“下流管”)。

已证明催化裂解法的一个关键因素涉及在待裂解烃物料注入区，与已再生的热催化剂颗粒接触时所述物料的汽化质量。该催化裂解反应是以气态进行的，因此，该物料与催化剂颗粒混合物的温度应该是这样，该温度能够全部即刻的汽化这种物料。因此，该混合物温度应该高于或等于物料中最重烃的汽化温度。

对于催化裂解反应最佳温度，该温度是与物料化学组成、使用的催化剂类型及所希望转化产品的性质(汽油或柴油)相关。该温度一般是450-550℃。为了在良好条件下进行转化，因此该物料在这个温度范围内是完全可汽化的。这种限制作用限制了用于转化较轻物料的FCC法。

事实上，人们希望转化较重物料时遇到严重问题：这些重物料往往含有沸点高于最佳反应温度的烃。对于如残余产物之类的物料尤其是这种情况：这种残余产物的特性是富含高分子量与高金属含量的化合物，具体如沥青质。它们在特别高的温度下沸腾，因此在最佳裂解反应条件下是很难汽化的。这时有两种可能：

-或者，将反应器温度调整到最佳反应温度；混合物的温度处在最重烃汽化温度以下，这时物料只是部分被汽化，这样由于催化剂颗粒与未被汽化的物料液滴的碰撞作用而造成在催化剂颗粒表面沉积炭。由此可见该物料转化成轻产物的转化度较低，液体烃未转化。以及过量沉积炭的催化剂部分失活。

-或者，将反应器温度调整到较高温度，这样能够保证物料完全汽化；这时反应温度比最佳值高得多，由此可见热裂解现象的增加不利于催化裂解反应：注入的烃出现过裂解，这表现在生成的炭增加和生成不增值的太轻的烃，与此同时所要求的中间产物生成减少。

为了克服与重石油物料催化裂解相关的技术缺陷，从现在起考虑过许多解决方案：

-在US4332674专利(Mauleon,Dean和Pfeiffer)中提出了一种方法，其中借助催化剂双再生系统提供的热量提高混合物的温度；在这类方法中，物料得到有效合理地汽化，但是反应温度太高，出现过裂解和得到在所研究产物产率与选择性方面有害的结果。

-在EP0208609专利中，申请人提出一种在裂解反应器中合理调节温度的方法：在注入物料与在高的混合物温度下即刻汽化物料之后，催化反应温度因以合适的流量与温度加入辅助冷却流体而降低到最佳值。于是，该催化裂解反应可以在与混合物温度无关的温和条件继续进行。如果所使用的汽化方法不考虑到待裂解物料中烃的不均质性，该方法的缺陷是绝对没有选择性。事实上，如果该混合物温度是能够汽化物料中最重化合物的最佳温度，那么这个温度对同时存在于这种物料中的最轻化合物来说就太高了；这样，在注入辅助冷却流体与注入物料的时间间隔内，最轻化合物就有过裂解的危险。

-最后，在EP0209442专利中，申请人建议以与催化剂颗粒流逆流方式注入的细小液滴流形式加入物料。这种注入方法能够较好地汽化物料液滴，因为逆流加入物料液滴只能够使它们与已再生的热催化剂流在不变的温度下相遇，该温度处于接近于其加入反应器中的温度。但是，这里的汽化条件也缺乏选择性，因为这些条件没有考虑物料中烃的不均质性，此外，与催化剂逆流注入物料导致尤其与催化裂解设备启动相关的困难：在启动逆流注入的特别关键的期间，事实上观察到催化剂有停止循环的危险，或全部或部分催化剂颗粒流循环方向反转(即这些催化剂转向再生器的方向)，在所有附图所示方案中，这可能引起设备运行严重失常。