專利名稱：重油催化裂化再生劑輸送管路取熱方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種催化裂化過程中取出系統(tǒng)過剩熱量的方法，特別是重油催化裂化再生劑的取熱方法。
重油催化裂化因原料重，殘?zhí)恐蹈撸菇固慨a(chǎn)率上升，燒焦放出熱量多于系統(tǒng)所需熱量，造成熱量過剩。因此，重油催化裂化裝置必須安裝取熱設(shè)施，從系統(tǒng)中取出過剩熱量，才能夠維持兩器熱量平衡。現(xiàn)有重油催化裂化過程中取出系統(tǒng)過剩熱量的催化劑冷卻器種類很多。中國專利901010480公布的取熱器屬下流式外取熱器。中國專利901034134公布的取熱器屬上流式外取熱器。中國專利921015321公布的取熱器屬氣控外循環(huán)式催化劑冷卻器，采用氣控方法控制催化劑循環(huán)量，不使用滑閥。US4438071,US4757039,US4923824公布的三種取熱器，基本屬于返混型，冷熱催化劑同在上部一個口進出。上述幾種取熱器盡管型式不同，但其取熱方式有兩個共同點一是都安裝在再生器的密相段，二是催化劑冷卻后又返回再生器密相床。由于再生溫度(燒焦溫度)、劑油比(再生后的催化劑與反應(yīng)原料油質(zhì)量之比)、受裝置熱平衡的限制而互相影響，按上述取熱方法，需增加取熱器取熱負荷，降低再生溫度，其后果是降低了燒焦速率和燒焦效率，再生劑(再生后的催化劑)含炭量升高，活性下降，重質(zhì)原料轉(zhuǎn)化深度下降。為保證高劑油比和合適的燒焦溫度，現(xiàn)行重油催化裂化裝置普遍采用降低原料預(yù)熱溫度的方法，有些裝置甚至降至120℃～160℃，這對重質(zhì)原料的霧化非常不利。如果采用較高的原料預(yù)熱溫度和再生溫度，劑油比將減小。所以現(xiàn)行取熱技術(shù)使再生溫度、劑油比、原料預(yù)熱溫度三者之間總有一個是非獨立變量，只能采用“二高一低”操作方案。另外，現(xiàn)行取熱技術(shù)必須使冷卻后的再生劑返回密相床，增大了用于輸送催化劑的壓縮風(fēng)量，能耗較大。對于設(shè)置兩個再生器的兩段再生裝置，因取熱器安裝在第一再生器的密相，第二再生器溫度一般為760℃甚至更高，原料預(yù)熱溫度和劑油比之間的矛盾更為突出。為了改善這種狀況，國內(nèi)外相繼開發(fā)了幾種新技術(shù)以優(yōu)化反應(yīng)系統(tǒng)的操作。重點是在反應(yīng)溫度不變的前提下提高劑油比。文獻《催化裂化工藝與工程》(石化出版社)介紹了法國IFP公司開發(fā)的混合溫度控制技術(shù)和國內(nèi)開發(fā)的提升管注終止劑技術(shù)，這兩種技術(shù)是將提升管分成兩個反應(yīng)區(qū)，其上游區(qū)混合溫度高，劑油比大，油劑接觸時間短，下游區(qū)在常規(guī)FCC反應(yīng)條件下進行，用循環(huán)油吸收反應(yīng)系統(tǒng)過剩熱量并在分餾塔回收。它們的不足之處是打入的循環(huán)油不可避免地參與反應(yīng)，并且將再生劑的高溫位熱能降低為分餾塔的低溫位熱能。UOP公司開發(fā)的“X設(shè)計”技術(shù)(《世界石油科學(xué)》，1996,3(9))，特點是部分待生劑(待再生催化劑)不經(jīng)燒碳再生而與再生劑在混合罐摻混后直接返回提升管反應(yīng)器，因再生劑降溫，使劑油比提高。該技術(shù)的缺點是再生劑和待生劑直接混合，使進入提升管反應(yīng)器的催化劑活性降低，不利于催化裂化反應(yīng)。
現(xiàn)行取熱技術(shù)因只在再生器密相段取熱而對反應(yīng)系統(tǒng)的優(yōu)化造成不利影響，而現(xiàn)行優(yōu)化反應(yīng)系統(tǒng)操作的技術(shù)又都有其不足之處。本發(fā)明的目的在于提出一種再生劑輸送管路取熱方法，在保證足夠高的再生器溫度和良好的再生效果的前提下，降低進入反應(yīng)器的再生劑之溫度，提高原料油預(yù)熱溫度，改善原料油霧化效果，提高劑油比，改善產(chǎn)品分布，提高液體收率。
本發(fā)明是在再生劑由再生器向反應(yīng)器輸送管路上設(shè)置取熱器，所說的輸送管路既包括再生斜管，也包括提升管反應(yīng)器的預(yù)提升段，并且冷卻后的再生劑直接去反應(yīng)系統(tǒng)而不是返回再生器。當然，如果工藝上需要，也可以通過在取熱器與再生器之間設(shè)置管路，將部分冷卻后的再生劑返回再生器，用以控制再生器燒焦溫度。該技術(shù)在平衡兩器過剩熱量的同時能有效地優(yōu)化反應(yīng)系統(tǒng)的操作，實現(xiàn)高再生溫度、高劑油比、高原料預(yù)熱溫度的“三高”操作，從而可提高轉(zhuǎn)化率，提高摻渣比，改善產(chǎn)品分布。
本發(fā)明的任務(wù)是這樣實現(xiàn)的在再生器中燒焦后的再生劑一般經(jīng)過再生斜管輸送到提升管底部的預(yù)提升段，在預(yù)提升蒸氣的作用下繼續(xù)向上輸送，進入提升管反應(yīng)段，與原料油接觸進行催化裂化反應(yīng)。本發(fā)明提出的取熱方法是在再生劑輸送管路上安裝取熱器，再生劑流經(jīng)取熱器時，因取熱管中的冷卻水吸熱氣化，使再生劑降溫30℃-160℃，并且冷卻后的再生劑直接去反應(yīng)器而不是返回再生器。在反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)，由于再生劑溫度相對較低，為維持反應(yīng)溫度不變，需提高劑油比和原料預(yù)熱溫度，從而提高油劑接觸頻率，改善原料霧化和氣化。因此，本發(fā)明提出的取熱方案不但平衡了反再系統(tǒng)的過剩熱量，而且還可以在不降低再生溫度甚至提高再生溫度的條件下，使劑油比提高到6-8，原料預(yù)熱溫度提高到200-400℃，使操作可以在高再生溫度、高劑油比、高原料預(yù)熱溫度條件下進行，使反再系統(tǒng)得到很好優(yōu)化，轉(zhuǎn)化率提高，產(chǎn)品分布改善，裝置經(jīng)濟效益提高。
這種安裝在再生劑輸送管路上的取熱器由殼體和取熱管組成，殼體上端開有再生劑入口管，與再生斜管上段相連；殼體下端開有再生劑出口管，與再生斜管下段相連。殼體下部設(shè)有松動或流化氣體入口管。再生劑的流量由再生滑閥調(diào)節(jié)，取熱量由松動或流化氣體調(diào)節(jié)，不用單獨設(shè)置滑閥。
對設(shè)置兩個再生器的兩段再生催化裂化裝置，將再生劑輸送管路取熱器的安裝位置靠近第二再生器，在完成取熱任務(wù)的同時，還可以起到脫氣罐的作用。即采用本發(fā)明的取熱方式，可以省掉現(xiàn)行兩段再生裝置普遍采用的脫氣罐，或者在脫氣罐內(nèi)安裝取熱管，將其改造成取熱器。
如果在再生斜管上安裝再生劑輸送管路取熱器受安裝空間，壓力平衡等條件限制，也可以將取熱器安裝在再生劑向上輸送的路段，即預(yù)提升段。在該處安裝取熱器，可使預(yù)提升段加長，改善催化劑的流化，改善油劑接觸狀態(tài)。
本發(fā)明的重油催化裂化再生劑輸送管路取熱方法，其特征在于在再生劑輸送管路上設(shè)置取熱器，取熱后的再生催化劑進入提升管反應(yīng)器與原料油接觸反應(yīng)。
方案之一是在再生斜管2上設(shè)置一個取熱器殼體3，將取熱套管15植入其中，形成取熱器，取熱套管15與熱的再生劑接觸取熱。根據(jù)取熱器殼體3的體積大小和取熱量多少，可以在取熱器殼體3中植入兩個以上的取熱套管15。所說的再生斜管2直接引自再生器1、17。
方案之二是將取熱套管27植入脫氣罐21中，形成取熱器，取熱套管27與熱的再生劑接觸取熱。根據(jù)取熱脫氣罐21的體積大小和取熱量多少，可以在脫氣罐21中植入兩個以上的取熱套管27，形成取熱器，取熱套管27與熱的再生劑接觸取熱。
方案之三是將取熱套管35植入提升管反應(yīng)器預(yù)提升段32中，形成取熱器，取熱套管35與熱的再生劑接觸取熱，取熱后的再生劑加入提升管反應(yīng)器的反應(yīng)段，與原料油接觸反應(yīng)。根據(jù)入提升管反應(yīng)器預(yù)提升段32體積大小和取熱量多少，可以在提升管反應(yīng)器預(yù)提升段32中植入兩個以上的取熱套管35，取熱套管35與熱的再生劑接觸取熱，取熱后的再生劑加入提升管反應(yīng)器的反應(yīng)段，與原料油接觸反應(yīng)。
本發(fā)明結(jié)合附圖作進一步描述

圖1是再生劑輸送管取熱方法的示意圖。圖中(1)再生器，(2)再生斜管，(3)取熱器殼體，(4)松動氣入口，(5)再生滑閥，(6)預(yù)提升段，(7)預(yù)提升氣，(8)分配器，(9)進料噴嘴，(10)提升管，(11)主風(fēng)，(12)主風(fēng)分布管，(13)冷卻水入口，(14)水蒸汽出口，(15)取熱套管，(16)待生斜管。這種取熱方法將取熱器安裝在再生斜管(2)上，再生劑通過再生斜管(2)進入取熱器(3)，再經(jīng)再生斜管(2)，再生滑閥(5)進入提升管反應(yīng)器預(yù)提升段(6)。多組取熱套管(15)安裝在取熱器殼體(3)內(nèi)，冷卻水由(13)進入，發(fā)生的蒸氣由出口管(14)排出。松動氣由(4)進入取熱器底部，保證再生劑流動順暢，起到一個松動點的作用。如果需要的松動氣量大，可在取熱器頂部設(shè)置一條管路，將其返回再生器。
圖2是本發(fā)明適用于帶后置燒焦罐兩段再生裝置的取熱方式示意圖。圖中(17)第二再生器，(18)來自第一再生器的半再生催化劑，(19)主風(fēng)，(20)煙氣，(21)脫氣罐，(22)催化劑進入管，(23)煙氣返回管，(24)流化風(fēng)，(25)再生斜管，(26)再生催化劑，(27)取熱套管，(28)冷卻水入口，(29)水汽出口。為使再生催化劑含碳量達到0.05％以下，第二再生器(17)的設(shè)計溫度應(yīng)達到760℃以上。將再生劑輸送管路上的設(shè)置了取熱套管(27)的脫氣罐(21)安裝在第二再生器(17)的外側(cè)，不但可以起到取熱器的作用，而且還起到脫氣罐的作用。所以，應(yīng)用本發(fā)明，可以省去兩段再生裝置的脫氣罐，或者在現(xiàn)有脫氣罐內(nèi)安裝取熱套管，將脫氣罐改造成為再生劑輸送管路取熱器。
圖3是本發(fā)明的另一種實現(xiàn)方式。圖中(30)再生劑入口，(31)再生斜管，(32)提升管反應(yīng)器預(yù)提升段，(33)提升氣，(34)分布器，(35)取熱套管，(36)冷卻水入口，(37)水蒸汽出口，(38)提升管反應(yīng)器，(39)進料噴嘴。提升管反應(yīng)器預(yù)提升段(32)的作用是消除再生劑流向的影響和向進料段提供均勻的再生劑流。本發(fā)明將再生劑輸送管路取熱器(32)安裝在再生劑向上輸送的管段一預(yù)提升段(32)的底部，再生劑在提升風(fēng)的作用下向上流經(jīng)取熱器(32)，多組取熱套管(35)中的冷卻水(36)吸熱汽化，使再生劑降溫，蒸氣由水蒸汽出口(37)排入蒸汽管網(wǎng)。提升氣(33)通過分配器(34)使再生劑轉(zhuǎn)向向上流動并加速，開始階段返混嚴重，這正有利于再生劑與冷卻之間的熱量傳遞。這種取熱方式可以不受壓力平衡和安裝空間的限制，適用范圍較廣。
本發(fā)明提供的三種實現(xiàn)方式，只要求對裝置稍加改造，投資少，效益高，對重油催化裂化的技術(shù)進步將產(chǎn)生深遠影響。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點1、本發(fā)明在再生劑輸送管路上取熱，在不降低再生溫度的條件下，靠降低再生催化劑溫度，使劑油比成為獨立可調(diào)變量。在相同提升管混合溫度下，可提高劑油比，提高原料預(yù)熱溫度。
2、再生溫度不受劑油比和原料預(yù)熱溫度的制約，再生溫度可以提高，有利于高效再生，并起到鈍化重金屬的作用。高再生溫度使煙氣帶出熱量增多，取熱量減少。
3、因再生劑溫度降低，使催化裂化過程熱反應(yīng)減少，再生劑在提升管予提升段的水熱失活減輕。
4、高再生溫度、高劑油比特別適用于超穩(wěn)分子篩催化劑的應(yīng)用。
5、與混合溫度控制技術(shù)、注終止劑等技術(shù)相比，本發(fā)明沒有直接參與化學(xué)反應(yīng)，并且取熱溫位高，熱量利用更加合理。
6、本發(fā)明提出的取熱方式不需安裝滑閥。
7、本發(fā)明可以起到防止再生器超溫的作用。
8、使用本發(fā)明，并不影響其它技術(shù)的使用，如與現(xiàn)行密相段取熱技術(shù)、終止劑注入技術(shù)共同使用，效果更好。
實施例1在小型提升管催化裂化裝置上驗證本發(fā)明的效果。原料油為大慶減三線餾分油摻15％大慶減壓渣油；催化劑為蘭州煉油化工總廠催化劑分廠生產(chǎn)的LCS-7和LC-7混合工業(yè)平衡劑，反應(yīng)溫度為500℃，再生溫度700℃，質(zhì)量空速為20/h；原料預(yù)熱溫度為300℃。實驗1采用本發(fā)明的操作方案，即低再生劑溫度、大劑油比；實驗2采用現(xiàn)有技術(shù)的操作方案，即再生劑溫度與再生溫度相同、小劑油比。實驗結(jié)果列于表1。表1序號 操作條件 產(chǎn)品分布，m％ 輕油收率 選擇性m/m再生劑溫度，℃ 劑油比 氣體 汽油 柴油 重油 焦炭m％(汽油/焦炭)16706.6 19.3 51.0 15.1 9.3 4.5 66.911.327005.8 23.4 50.6 14.3 6.4 5.1 64.9 9.7由實施例1的實驗結(jié)果看出，采用本發(fā)明的操作方案，將劑油比從5.8提高至6.6時，可使氣體產(chǎn)率降低，輕油收率提高，焦炭產(chǎn)率下降，選擇性提高，效果非常明顯。
實施例2在小型提升管催化裂化實驗裝置上驗證采用本發(fā)明后原料預(yù)熱溫度提高的效果。原料油為大慶減壓餾分油摻50％(m)減壓渣油；催化劑為長嶺催化劑廠生產(chǎn)的CC-15；反應(yīng)溫度為485℃劑油比5.8質(zhì)量空速為10/h。原料預(yù)熱溫度由取熱器調(diào)節(jié)再生劑溫度來調(diào)節(jié)，實驗結(jié)果見表2。表2序號原料預(yù)熱溫度 產(chǎn)品分布，m％ 輕油收率 選擇性m/m℃ 氣體汽油 柴油 重油 焦炭 m％(汽油/焦炭)3 350 12.00 43.26 21.56 15.91 7.27 64.82 5.954 250 12.86 41.17 18.74 18.15 8.54 60.45 4.895 200 14.19 39.50 16.46 20.86 8.99 55.96 4.39采用本發(fā)明，可有效改善現(xiàn)有催化裂化裝置普遍存在的原料預(yù)熱溫度偏低這一不利現(xiàn)狀。由實驗結(jié)果看出，采用高的原料預(yù)熱溫度是極為有利的，氣體和焦炭產(chǎn)率下降，輕油收率升高，選擇性變好；而采用較低的原料預(yù)熱溫度，由于重質(zhì)原料霧化效果變差，使產(chǎn)品分布變差。
實施例3將實施例1的再生劑進行定碳對比分析，采用本發(fā)明的再生劑定碳值為0.083％(m)，而采用現(xiàn)有技術(shù)的再生劑定碳值為0.112％(m)，這是再生溫度不同而導(dǎo)致的結(jié)果。顯然，本發(fā)明使再生劑含碳量下降，再生劑活性提高。
實施例4處理量為60萬噸/年大慶常渣催化裂化裝置，回?zé)挶葹?.1，反應(yīng)溫度510℃，再生溫度750℃，原料預(yù)熱溫度165℃，劑油比4.25。表3列出采用本發(fā)明后因再生劑溫度降低而引起的劑油比、原料預(yù)熱溫度的變化情況。
表3再生劑溫度，℃劑油比 原料預(yù)熱溫度，℃7504.25 165(現(xiàn)有技術(shù))7404.46 1927304.70 2157204.96 2377105.25 2607005.58 2756905.95 2956806.37 3156706.87 3356607.44 3606508.62 385
從以上結(jié)果看出，在再生溫度保持750℃的情況下，將再生劑溫度降低100℃，即可使劑油比提高到8.62，原料預(yù)熱溫度提高385℃。若按現(xiàn)行取熱技術(shù)，要想使劑油比和原料預(yù)熱溫度達到上述水平，就需要將再生器的燒焦溫度降低到650℃，這顯然會影響燒焦效果?？梢?，采用本發(fā)明，會使反再系統(tǒng)的操作趨于合理與優(yōu)化。
實施例5再生劑輸送管路取熱器的工藝設(shè)計數(shù)據(jù)熱負荷 6400kw再生劑入口溫度750℃再生劑出口溫度710℃蒸氣壓力 4.2 Mpa總傳熱系數(shù)370-460w/m2.℃?zhèn)鳠崦娣e 30m2單元取熱套管面積 3m2取熱管數(shù) 10取熱管長度4m以上數(shù)據(jù)說明，將再生劑輸送管路取熱器安裝在再生斜管上，采用10根4米長的取熱套管，取熱負荷能達到6400kw，再生劑溫度降低40℃，既平衡了兩器的過剩熱量，又優(yōu)化了反再系統(tǒng)的操作。
權(quán)利要求
1.一種重油催化裂化再生劑輸送管路取熱方法，其特征在于在再生劑輸送管路上設(shè)置取熱器，取熱后的再生催化劑進入提升管反應(yīng)器與原料油接觸反應(yīng)。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于在再生斜管2上設(shè)置一個取熱器殼體3，將取熱套管15植入其中，形成取熱器，取熱套管15與熱的再生劑接觸取熱。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于將取熱套管27植入脫氣罐21中，形成取熱器，取熱套管27與熱的再生劑接觸取熱。
4.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于將取熱套管35植入提升管反應(yīng)器預(yù)提升段32中，形成取熱器，取熱套管35與熱的再生劑接觸取熱，取熱后的再生劑加入提升管反應(yīng)器的反應(yīng)段，與原料油接觸反應(yīng)。
5.按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于根據(jù)取熱器殼體3的體積大小和取熱量多少，在取熱器殼體3中植入兩個以上的取熱套管15。
6.按照權(quán)利要求3的方法，其特征在于根據(jù)取熱脫氣罐21的體積大小和取熱量多少，在脫氣罐21中植入兩個以上的取熱套管27，形成取熱器，取熱套管27與熱的再生劑接觸取熱。
7.按照權(quán)利要求4的方法，其特征在于根據(jù)入提升管反應(yīng)器預(yù)提升段32體積大小和取熱量多少，在提升管反應(yīng)器預(yù)提升段32中植入兩個以上的取熱套管35，取熱套管35與熱的再生劑接觸取熱，取熱后的再生劑加入提升管反應(yīng)器的反應(yīng)段，與原料油接觸反應(yīng)。
8.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所說的再生斜管2直接引自再生器1、17。
全文摘要
一種重油催化裂化過程中解決兩器熱量過剩、優(yōu)化反應(yīng)系統(tǒng)操作的取熱新方法。該方法是在再生劑輸送管路上安裝取熱設(shè)施,冷卻后的再生劑直接去反應(yīng)器。本發(fā)明提出的這種取熱方法能夠平衡兩器過剩熱量,創(chuàng)造出一種高再生溫度、高劑油比、高原料預(yù)熱溫度的“三高”操作條件,可提高裝置的摻渣比,提高轉(zhuǎn)化率和輕油收率,改善產(chǎn)品分布。
文檔編號C10G11/00GK1288933SQ9912051
公開日2001年3月28日 申請日期1999年9月17日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月17日
發(fā)明者趙學(xué)波, 亓玉臺, 趙德智, 曹祖賓 申請人:中國石油化工集團公司, 撫順石油學(xué)院