專利名稱：并列式復(fù)合提升管循環(huán)反應(yīng)-再生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種并列式復(fù)合提升管循環(huán)反應(yīng)-再生裝置。
背景技術(shù)：
乙烯、丙烯是重要的基本有機(jī)合成原料。目前，乙烯、丙烯的生產(chǎn)主要依賴蒸汽熱 裂解。約90 %的乙烯和61 %的丙烯來自蒸汽熱裂解過程，該工藝雖然已在全球范圍內(nèi)得 到廣泛應(yīng)用，但仍存在不盡人意之處，尤其是反應(yīng)需要高溫(800 1200°C )，能耗大，低附 加值的干氣收率高。如果引入催化劑，采用催化裂解的方法，則可使反應(yīng)溫度降低50 200°C，減少能耗和干氣的生成，并提高丙烯選擇性，所以目前不少研究者都致力于催化裂 解制乙烯、丙烯的研究。輕烴、輕油催化裂解制乙烯、丙烯過程，和重油催化裂化相比，原料碳數(shù)低，難裂 解，而且目的產(chǎn)物為氣體，所以反應(yīng)需要高溫。將輕烴、輕油催化裂解和重油催化裂化耦合 在一起，可以利用重油反應(yīng)過程的富余熱量，于是發(fā)展出一系列雙提升管技術(shù)，此類技術(shù)是 在傳統(tǒng)的重油流化催化裂化技術(shù)的基礎(chǔ)上，增加了一根和裂解重油類似的提升管，通過裂 解輕烴、輕油來增產(chǎn)乙烯、丙烯，如W099/57230、US2002/01899732002、ZL03126213. 9。其中， W099/57230公布的雙提升管技術(shù)是兩根提升管反應(yīng)系統(tǒng)分別裂解重油和汽油，并各自使用 不同類型的催化劑，通過兩套相互獨(dú)立的提升管反應(yīng)器、再生器和沉降器形成兩路催化劑 循環(huán)。裂解汽油的提升管采用的反應(yīng)溫度在500 650°C間。該技術(shù)的丙烯收率可達(dá)到 16. 8 %。US2002/01899732002中推出的雙提升管技術(shù)依然是重質(zhì)原料油先進(jìn)第一個(gè)提升管 反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物中的汽油餾分再進(jìn)第二個(gè)提升管反應(yīng)器反應(yīng)，但采用一種催化劑，有一個(gè)沉 降器和再生器，即沉降器下部為汽提段，汽提段下方經(jīng)待生催化劑輸送管和再生器相連；再 生器下部通過兩根再生斜管分別與兩根提升管反應(yīng)器的下部相連；兩根提升管反應(yīng)器的上 部均與沉降器內(nèi)的氣固快速分離器相連。Mobil與Kellogg公司聯(lián)合開發(fā)的MAXOFINtmI 藝類似于US2002/01899732002所述的技術(shù)，在最大量生產(chǎn)丙烯的條件下，第一根和第二根 提升管頂部溫度分別為537°C和593°C、劑油比分別為8. 9和25，乙烯和丙烯的收率分別為 4. 30%和 18. 37%。這些雙提升管技術(shù)中所增加的裂解輕烴、輕油的提升管反應(yīng)器和裂解重油的提升 管反應(yīng)器形式一致，即兩根提升管反應(yīng)器均在沉降器和再生器外部。此類技術(shù)，雖然和輕 烴、輕油單獨(dú)反應(yīng)相比，在一定程度上提高了供給輕烴、輕油裂解的熱量，然而重油反應(yīng)得 到的結(jié)焦催化劑再生時(shí)產(chǎn)生的熱量有限，較難實(shí)現(xiàn)輕烴和輕油在高于650°C的條件下裂解。 另外，循環(huán)流化床技術(shù)中反應(yīng)所需熱量和進(jìn)入提升管反應(yīng)器的再生催化劑的量直接相關(guān)， 重油催化裂化適宜的反應(yīng)溫度比輕烴、輕油催化裂解低，因此上述技術(shù)中輕烴、輕油和重油 反應(yīng)在催化劑循環(huán)量和反應(yīng)溫度的調(diào)控方面存在較難調(diào)和的矛盾，從而使得重油和輕烴、 輕油反應(yīng)可調(diào)節(jié)的反應(yīng)條件范圍縮小，甚至難以在各自適宜的條件內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，經(jīng)濟(jì)效益 有所降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決輕烴、輕油和重油耦合催化裂解過程中，采用提升管反應(yīng)器進(jìn)行循 環(huán)反應(yīng)再生時(shí)，輕烴、輕油和重油的反應(yīng)難以在各自適宜條件下反應(yīng)的技術(shù)問題，提供一種 新的并列式復(fù)合提升管循環(huán)反應(yīng)_再生裝置。該方法用于多產(chǎn)乙烯、丙烯的重油催化裂化 過程中，具有乙烯、丙烯收率高，經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)點(diǎn)。為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種并列式復(fù)合提升管循環(huán)反 應(yīng)-再生裝置，主要包括至少一個(gè)內(nèi)嵌提升管反應(yīng)器1、外置提升管反應(yīng)器19、再生器2、沉 降器3 ；沉降器3內(nèi)部設(shè)有氣固旋風(fēng)分離器8和氣固快速分離器25，頂部開有產(chǎn)品出口 12， 下部為汽提段4，汽提段4在再生器2內(nèi)部，經(jīng)待生催化劑輸送管18和再生器2相連；再生 器2內(nèi)部設(shè)有氣固旋風(fēng)分離器24，上部開有煙氣出口 16，下部分別通過再生斜管5和20與 內(nèi)嵌提升管反應(yīng)器1的下部和外置提升管反應(yīng)器19的下部相連；內(nèi)嵌提升管反應(yīng)器1的上 部出口與沉降器3內(nèi)的氣固快速分離器25相連，中部為主反應(yīng)區(qū)，位于再生器2內(nèi)部，下部 位于再生器2外部，并設(shè)有至少一個(gè)進(jìn)料噴嘴11 ；外置提升管反應(yīng)器位于再生器2外部，上 部出口與沉降器3內(nèi)的氣固快速分離器25相連，下部設(shè)有進(jìn)料噴嘴22 ；沉降器3和內(nèi)嵌提 升管反應(yīng)器1相互并列。上述技術(shù)方案中，內(nèi)嵌提升管反應(yīng)器1可為2 3根；各內(nèi)嵌提升管反應(yīng)器1的主 反應(yīng)區(qū)可以變徑，位于再生器2下部催化劑密集的密相區(qū)部分的管徑小，位于再生器2上部 催化劑密度低的稀相區(qū)部分的管徑大，從而形成兩個(gè)反應(yīng)區(qū)，適合再生器2密相床和稀相 床溫差較大的情況，以減少提升管不同部位溫度差異過大而引起的變形，管徑比優(yōu)選范圍 為0. 5 0. 9 ；各內(nèi)嵌提升管反應(yīng)器1的進(jìn)料噴嘴10可設(shè)置至少2個(gè)，進(jìn)輕烴、輕油或回?zé)?未反應(yīng)的輕烴、輕油。外置提升管反應(yīng)器19可為2 3根；各外置提升管反應(yīng)器19的進(jìn)料 噴嘴10可設(shè)置至少2個(gè)，進(jìn)重油或回?zé)捨捶磻?yīng)的重油。再生器2的密相區(qū)內(nèi)設(shè)有燃料油氣 噴嘴15，可噴燃料油氣來提高再生器溫度。沉降器3內(nèi)的氣固旋風(fēng)分離器8和再生器2內(nèi) 的氣固旋風(fēng)分離器24均為1 3級(jí)。輕烴、輕油原料優(yōu)選混合C4氣體、石腦油、FCC汽油、輕柴油或加氫尾油，重油原料 優(yōu)選常壓蠟油、常壓渣油、減壓蠟油或減壓渣油。各內(nèi)嵌提升管反應(yīng)器1的平均反應(yīng)溫度為 570 680°C，反應(yīng)壓力為0. 1 0. 35MPa，劑油比為6 40(重量比)，反應(yīng)器內(nèi)催化劑密 度為50 400千克/米3，油氣進(jìn)入反應(yīng)器處線速度為0. 5 8米/秒；各外置提升管反應(yīng) 器19的平均反應(yīng)溫度為470 550°C，反應(yīng)壓力為0. 1 0. 35MPa，劑油比為4 12 (重量 比)，反應(yīng)器內(nèi)催化劑密度為50 100千克/米3，油氣進(jìn)入反應(yīng)器處線速度為4 13米/ 秒；再生器2溫度為650 750°C。催化劑選自至少一種孔徑為0. 4 0. 65納米的硅鋁、鋁磷、硅磷鋁分子篩或復(fù)合 分子篩，載體為適宜的多孔性基體材料混合物，多孔基體材料包括高嶺土、氧化鋁、氧化硅、 氧化鎂、氧化鋯、氧化釷、氧化鈹?shù)?，其本身具有酸性，有一定催化性能，基體也可以是共凝 膠形式。本發(fā)明所述的產(chǎn)物收率定義為單位時(shí)間生成的乙烯、丙烯質(zhì)量除以原料量，轉(zhuǎn)化 率定義為(100-未轉(zhuǎn)化的原料)/100X100%。停留時(shí)間為提升管反應(yīng)器體積除以油氣對(duì)數(shù) 平均體積流量，其中油氣對(duì)數(shù)平均體積流量為提升管出口和入口油氣體積流量之差除以油 氣出口和入口平均體積流量之商的對(duì)數(shù)。劑油比(C/0)為催化劑循環(huán)量(噸/小時(shí))與總進(jìn)料量(噸/小時(shí))之比。本發(fā)明提出將裂解輕烴、輕油的提升管反應(yīng)器置于再生器內(nèi)部，并引入燃料油氣 線。這樣，一方面輕烴、輕油裂解過程可以利用再生器內(nèi)部的高溫氛圍提供反應(yīng)所需熱量， 并減少提升管反應(yīng)器的熱量損失，實(shí)現(xiàn)輕烴、輕油高溫催化裂解制乙烯、丙烯；另一方面， 重油催化裂化過程可以不受輕烴、輕油裂解的影響，在相對(duì)溫和的條件下生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)汽柴油。 采用本發(fā)明的技術(shù)方案可保證輕烴、輕油裂解的提升管反應(yīng)器內(nèi)平均反應(yīng)溫度達(dá)到570 680°C，劑油比為6 40 ；重油催化裂化的平均反應(yīng)溫度為470 550°C，劑油比為4 12。 在兩根提升管反應(yīng)器分別以大慶減壓蠟油、FCC輕汽油為原料，采用含USY和ZSM-5兩種分 子篩的催化劑，大慶減壓蠟油的反應(yīng)溫度為500°C、劑油比為6，F(xiàn)CC輕汽油的反應(yīng)溫度為 670°C、劑油比為35時(shí)，乙烯和丙烯單程收率為26. 73%，取得了較好的技術(shù)效果。


圖1為本發(fā)明所述裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1中，1為內(nèi)嵌提升管反應(yīng)器；2為再生器；3為沉降器；4為汽提段；5為內(nèi)嵌提 升管的再生斜管；6為內(nèi)嵌提升管的再生滑閥；7為待生塞閥；8為沉降器內(nèi)旋風(fēng)分離器；9 為空氣分布器；10為內(nèi)嵌提升管的噴嘴；11為輕烴、輕油類原料；12為裂解氣；13為提升介 質(zhì)；14為再生空氣；15為燃料油氣噴嘴；16為煙氣出口 ；18為待生催化劑輸送管；19為外 置提升管反應(yīng)器；20為外置提升管的再生斜管；21為外置提升管的再生滑閥；22為外置提 升管的噴嘴；23為重油類原料；24為再生器內(nèi)旋風(fēng)分離器；25為氣固快速分離器。輕烴、輕油原料11經(jīng)進(jìn)料噴嘴10進(jìn)入內(nèi)嵌提升管反應(yīng)器1中，與再生催化劑接 觸，反應(yīng)生成含有低碳烯烴的產(chǎn)物攜帶待生催化劑經(jīng)過氣固快速分離器25進(jìn)入沉降器3和 汽提段4 ；重油原料23經(jīng)進(jìn)料噴嘴22進(jìn)入外置提升管反應(yīng)器19中，與分子篩催化劑接觸， 反應(yīng)生成的產(chǎn)物攜帶待生催化劑經(jīng)過氣固快速分離器25進(jìn)入沉降器3和汽提段4 ；旋風(fēng)分 離器8分離出來的大部分催化劑進(jìn)入汽提段4，而氣相產(chǎn)品以及部分未被旋風(fēng)分離器8分 離的催化劑進(jìn)入下一級(jí)旋風(fēng)分離器進(jìn)行再次分離；氣相產(chǎn)品12經(jīng)出口管線進(jìn)入后續(xù)的分 離工段；被旋風(fēng)分離器8分離出的待生催化劑經(jīng)過汽提后經(jīng)過待生催化劑輸送管18和待生 塞閥7，進(jìn)入再生器2中燒炭再生，焦炭燃燒生成的煙氣經(jīng)再生器內(nèi)旋風(fēng)分離器24，從煙氣 出口 16進(jìn)入后續(xù)的能量回收系統(tǒng)；再生完成的催化劑通過內(nèi)嵌提升管的再生斜管5進(jìn)入內(nèi) 嵌提升管1，經(jīng)外置提升管的再生斜管20進(jìn)入外置提升管19 ；提升介質(zhì)13使內(nèi)嵌提升管1 和外置提升管19中的再生催化劑向上運(yùn)動(dòng)，和分別和原料11、23接觸反應(yīng)。下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1在圖1所示的裝置上，進(jìn)行了多產(chǎn)乙烯的2組實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)原料、催化劑、反應(yīng)條件及 結(jié)果如表1所示。內(nèi)嵌式提升管反應(yīng)器規(guī)格為Φ40毫米X4毫米X4. 5米，沒有變徑。外 置式提升管反應(yīng)器規(guī)格為Φ25毫米X2.5毫米X6米，沒有變徑。沉降器規(guī)格為Φ80毫 米X6毫米X 1.5米，其中旋風(fēng)分離器為一級(jí)。再生器規(guī)格為Φ325毫米X8毫米X4米， 其中旋風(fēng)分離器為一級(jí)。內(nèi)嵌式提升管反應(yīng)器嵌套于再生器內(nèi)部，下部位于再生器外部的地方裝有一個(gè)進(jìn)料噴嘴。再生器內(nèi)距底部2米的平面上設(shè)有三個(gè)燃料油氣噴嘴，等分排布， 通入甲烷氣體進(jìn)行燃燒，甲烷流量為80毫升/分鐘?；旌螩4中丁烯的質(zhì)量百分含量為73. 8% (其中順_2_ 丁烯的質(zhì)量百分含量為 23. 48%，反-2- 丁烯的質(zhì)量百分含量為48. 86%,1-丁烯的質(zhì)量百分含量為1. 46% )，正丁 烷的質(zhì)量百分含量為26. 2% ；FCC輕汽油主要為戊烯、己烯，質(zhì)量百分含量分別為36. 4%和 34. 1 % ；大慶減壓蠟油的密度為0. 88克/厘米3，H的質(zhì)量百分含量為13.52%，飽和分的質(zhì) 量百分含量為85. 82%，芳香分的質(zhì)量百分含量為11. 54%，膠質(zhì)的質(zhì)量百分含量為2. 64%； 大慶常壓渣油的密度為0. 90克/厘米3，H的質(zhì)量百分含量為12. 63%,飽和分的質(zhì)量百分 含量為47. 54%,芳香分的質(zhì)量百分含量為29. 82%，膠質(zhì)的質(zhì)量百分含量為22. 61 %，浙青 質(zhì)的質(zhì)量百分含量為0.03%。第1組實(shí)驗(yàn)中FCC汽油和大慶減壓蠟油的質(zhì)量比為4 6， 第2組實(shí)驗(yàn)中混合C4和大慶常壓渣油的質(zhì)量比為2 8。實(shí)驗(yàn)所用催化劑的制備方法將HZSM-5分子篩、超穩(wěn)Y型分子篩、載體和粘結(jié)劑機(jī) 械混合，加入適量水、HCl和H3PO4，控制PH值不小于3，漿液攪拌均勻后于500°C下噴霧成 型。所得混合分子篩催化劑中，分子篩與基質(zhì)的質(zhì)量比為3 6.9，？205含量為1%;擬511-5分 子篩的硅鋁摩爾比SiO2Al2O3為38，超穩(wěn)Y型分子篩的硅鋁摩爾比SiO2Al2O3為8 ；ZSM-5和 Y分子篩的質(zhì)量比為2 8;基質(zhì)為高嶺土和三氧化二鋁的混合物，兩者的質(zhì)量比為2 8。再生器內(nèi)的溫度為680 730°C。表1
權(quán)利要求
一種并列式復(fù)合提升管循環(huán)反應(yīng) 再生裝置，主要包括內(nèi)嵌提升管反應(yīng)器(1)、外置提升管反應(yīng)器(19)、再生器(2)、沉降器(3)；沉降器(3)內(nèi)部設(shè)有氣固旋風(fēng)分離器(8)和氣固快速分離器(25)，頂部開有產(chǎn)品出口(12)，下部為汽提段(4)，汽提段(4)在再生器(2)內(nèi)部，經(jīng)待生催化劑輸送管(18)和再生器(2)相連；再生器(2)內(nèi)部設(shè)有氣固旋風(fēng)分離器(24)，上部開有煙氣出口(16)，下部分別通過再生斜管(5)和(20)與內(nèi)嵌提升管反應(yīng)器(1)的下部和外置提升管反應(yīng)器(19)的下部相連；內(nèi)嵌提升管反應(yīng)器(1)的上部出口與沉降器(3)內(nèi)的氣固快速分離器(25)相連，中部為主反應(yīng)區(qū)，位于再生器(2)內(nèi)部，下部位于再生器(2)外部并設(shè)有至少一個(gè)進(jìn)料噴嘴(11)；外置提升管反應(yīng)器位于再生器(2)外部，上部出口與沉降器(3)內(nèi)的氣固快速分離器(25)相連，下部設(shè)有進(jìn)料噴嘴(22)；沉降器(3)和內(nèi)嵌提升管反應(yīng)器(1)相互并列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并列式復(fù)合提升管循環(huán)反應(yīng)_再生裝置，其特征在于所述進(jìn) 料噴嘴(11)和(22)分別至少為2個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并列式復(fù)合提升管循環(huán)反應(yīng)_再生裝置，其特征在于再生器 (2)的密相區(qū)處設(shè)有燃料油氣噴嘴(15)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并列式復(fù)合提升管循環(huán)反應(yīng)_再生裝置，其特征在于所述的 氣固旋風(fēng)分離器⑶和(24)均為1 3級(jí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并列式復(fù)合提升管循環(huán)反應(yīng)_再生裝置，其特征在于所述的 再生器(2)內(nèi)部的內(nèi)嵌提升管反應(yīng)器(1)的主反應(yīng)區(qū)位于密相床中的管徑小，位于稀相床 中的管徑大，管徑比為0. 5 0. 9。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并列式復(fù)合提升管循環(huán)反應(yīng)_再生裝置，其特征在于內(nèi)嵌提 升管反應(yīng)器⑴為2 3根。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并列式復(fù)合提升管循環(huán)反應(yīng)_再生裝置，其特征在于外置提 升管反應(yīng)器(19)為2 3根。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種并列式復(fù)合提升管循環(huán)反應(yīng)-再生裝置，主要解決現(xiàn)有輕烴、輕油和重油耦合催化裂解過程中，采用提升管反應(yīng)器進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)再生時(shí)，輕烴、輕油和重油的反應(yīng)難以在各自適宜條件下反應(yīng)的問題。本發(fā)明通過采用反應(yīng)-再生裝置主要包括內(nèi)嵌提升管反應(yīng)器1、外置提升管反應(yīng)器19、再生器2、沉降器3；內(nèi)嵌式提升管反應(yīng)器1的下部在再生器2的外部，中部的主反應(yīng)區(qū)設(shè)在再生器2內(nèi)部；外置式提升管反應(yīng)器19在再生器2外部；沉降器3、汽提段4和內(nèi)嵌提升管反應(yīng)器1相互并列的技術(shù)方案較好地解決了該問題，可用于多產(chǎn)乙烯、丙烯的重油催化裂化工業(yè)生產(chǎn)中。
文檔編號(hào)C10G11/14GK101992046SQ200910057830
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2009年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月31日
發(fā)明者李曉紅, 王洪濤, 謝在庫(kù), 金永明 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司上海石油化工研究院