CN101993712B - 一种灵活调整催化裂化反应-再生系统热量平衡的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种灵活调整重油催化裂化反应-再生系统热平衡的方法，它通过在再生器旁边设置常规再生催化剂取热器的同时，在再生催化剂输送管上设置再生催化剂冷却器，两者耦合联动，一方面控制再生器内催化剂床层温度以解决现有重油催化裂化装置由于烧焦量大，再生器内热量过多而导致温度过高引起的催化剂失活问题，另外一方面对进入提升管反应器再生催化剂携带的热量及其温度进行调节，以实现不同性质原料油在裂化反应中所需不同剂油比的调节。本发明通过对现有重油催化裂化装置中不同位置高温再生催化剂进行取热调温，灵活调整反应-再生系统热量平衡，从而可以实现重油催化裂化工艺条件的优化，显著提高轻质油及液收率。
Description
技术领域
本发明涉及一种调整重油催化裂化装置反应-再生系统热量平衡的方法，属于石油加工技术领域。
背景技术
在催化裂化装置中，催化剂烧焦再生过程释放出大量热量，由于催化剂在再生器-反应器之间的循环流动，高温位的热能被携带进入提升管反应器来满足较低温位裂化反应的需要，从而保持再生和裂化过程都达到需要的温度，实现重油催化裂化装置反应-再生系统的热量平衡。然而，近年来催化裂化原料重质化日趋严重，其密度、残炭和胶质、沥青质的含量逐渐增高，其结果是反应过程中焦炭产率上升，再生器内催化剂烧焦过程放出的热量大于反应-再生系统所需热量，造成热量过剩、再生温度过高。因此，在重油催化裂化装置的再生器上必须安装取热设施，取出过剩热量，才能保证再生温度不过高，防止催化剂水热失活，同时能够保持反应-再生系统的热量平衡。另外一方面，在提升管反应器中，重油催化裂化反应过程是典型的气-液-固多相吸热反应过程，再生催化剂携带充分的热量与原料油接触，促进重油大分子的汽化并进一步发生裂化反应，其中油、剂之间快速充分的接触、混合可以有效促进两者之间的物质和能量传递，这对于提高重油催化反应转化效率至关重要。但是，对于目前的重油催化裂化装置，由于再生催化剂的温度过高(高达690～710℃)，进入提升管反应器的催化剂量控制在较小的范围内(一般为原料油进料量的5～7倍)就能携带足够的热量，满足提升管反应器内重油裂化反应的需要。如果再生催化剂的循环量过高，就会造成提升管反应器内反应温度过高，热裂化副反应大量增加，从而使产品分布变差-特别是焦炭产率增加，这又给再生器烧焦进一步增加了负担。
对于调整催化裂化反应-再生系统的热量平衡，目前常规的方法是在重油催化裂化装置的再生器上设置内、外取热器，例如中国专利901010480、901034134、921015321公开的一些内、外取热器方面的专利。这些专利的共同特点是当焦炭产率高、再生器内产生的热量过剩时，通过取热器取走一部分热量从而维持反应-再生系统的热量平衡，关键是保证再生器催化剂床层温度不超高，以防止催化剂在再生过程中发生严重的水热失活。这些方法对于维持重油催化裂化装置的反应-再生系统热量平衡起到了积极的作用，但是为了保证烧焦充分、恢复催化剂活性，再生器催化剂床层温度必须维持在680～710℃，否则将会影响催化剂的再生效果、使再生催化剂上的定碳增加。由于再生后的催化剂温度过高(高达690～720℃)，这就严重限制了进入提升管反应器的催化剂循环量，否则高温催化剂携带的过多热量会使反应器内的热裂化反应增加，使催化裂化反应环境发生恶化。
然而，如果在保证再生器内催化剂适宜再生温度的前提下，通过适当的方法对进入提升管反应器的再生催化剂携带的热量及其温度进行调节，则可以在满足裂化反应需热的情况下灵活调整进入提升管反应器的催化剂循环量，这将在提升管反应器内为重油催化裂化反应创造良好的环境，主要表现在：(1)再生催化剂循环量提高意味着提升管反应器单位空间内催化剂颗粒数目增加、颗粒之间距离减小，这将使催化剂颗粒与重油雾化液粒的碰撞几率大幅度增大，从而强化了原料油、催化剂颗粒之间的热量传递，有利于重油的快速汽化和裂化反应。(2)再生催化剂循环量提高使提升管反应器参与催化裂化反应的催化剂活性中心数目增加，使反应器内的催化剂整体活性提高，这非常有益于提高反应选择性，改善重油催化裂化的产品分布，获得较高的轻质油收率和液收率。
为了提高催化裂化装置提升管反应器中的催化剂循环量或是反应过程的剂油比(参与反应的催化剂循环量与原料油进料量的质量比)，中国专利CN99120529公开了一种再生催化剂的冷却方法，该方法是将再生器取热器中的一部分冷却后的催化剂引入提升管反应器以提高催化裂化装置提升管反应器中的催化剂循环量，另外一部分冷却后的催化剂返回再生器以调节再生器催化剂床层温度。但是，在提升管反应器内实现高催化剂循环量下的适宜反应温度，同时要求保持较高的再生器催化剂床层温度以保证催化剂的再生效果，仅仅依靠上述专利中描述的使用单独再生催化剂取热设备实现双向调节在工程上难以实现，因为提高提升管反应器内催化剂循环量需要再生器取热器的取热负荷大幅度提高，这必然干扰再生器催化剂床层温度。
中国专利CN99120517公开了一种重油催化裂化再生催化剂冷却方法，这个方法仅仅依靠再生剂输送管线上安装的再生催化剂冷却器降低再生催化剂温度，以提高催化裂化装置提升管反应器中的催化剂循环量，但是该方法没有考虑调节取热器内催化剂料位以实现取热负荷的灵活调节，因此存在取热负荷相对固定、调节弹性差的缺点。若提升管反应器的催化原料性质变重且难气化，原料气化需要较高的再生催化剂温度，则该技术必须提高再生器内烧焦温度来实现，其结果是将使再生器内催化剂的水热失活加剧；若不提高再生催化剂温度，会造成原料气化差，反应过程中干气和焦炭产率上升，轻质油收率下降。
中国专利CN 200710054737.1、中国专利CN200710054739.0、中国专利CN200710054738.6、中国专利200710054772.3公开了催化裂化装置的再生催化剂调温设备，该设备主要通过调节调温设备内的流化风量，改变催化剂床层密度和高度，实现传热系数和取热面积的调节，从而达到对进入提升管反应器的再生催化剂温度的调节和反应过程剂油比的提高。但是，依靠上述专利中描述的调温设备实现取热负荷与剂油比双向提高在工程上实施难度大。例如，当要求增加取热负荷时，必然要通过提高流化风量使调温设备内催化剂床层膨胀(增加传热面积)、提高催化剂湍动程度(提高传热系数)来实现，但是催化剂床层膨胀之后使催化剂床层平均密度大幅度降低，这会造成催化剂进入提升管反应器推动力的降低，同时使进入提升管反应器得催化剂携带气体量增加，这些都直接影响了反应过程剂油比的提高。同时，这些专利提出再生催化剂的调温范围为630～660℃，但是这个温度范围并不是对任何装置都可行，特别是当装置的焦炭产率较低时，把再生催化剂冷却到630～660℃需要的取热量太大，造成再生温度过低，影响催化剂烧焦再生。并且630～660℃这个温度范围对催化裂化装置加工残炭大的原料明显偏低，会造成高沸点组分难以气化；而对于残炭值小于4.0wt％的原料，630～660℃这个温度范围又明显偏高，会造成热裂化反应抑制效果差。
中国专利CN2005100585695.4公开了一种重油催化转化方法及其装置，该方法提出了对两个提升管反应系统、或一个提升管反应器分为两个反应区进行两股冷却催化剂参与反应、提高剂油比的操作，该方法没有说明分别冷却两股催化剂时如何实现再生器和反应器之间取热负荷的分配和调节，同时该方法非针对目前的常规催化裂化提升管反应体统，业界技术人员不能根据此教导将其发明推至常规常规提升管反应体统。
综合上述可以看出，以往专利在强调对进入提升管反应器之前的再生催化剂进行取热冷却的发明时，没有涉及再生器的操作和装置热量平衡的维持，特别是常规取热器的调整和匹配操作。
发明内容
本发明的目的是提供灵活调整重油催化裂化反应-再生系统热量平衡的方法。针对重油催化裂化装置，反应过程生焦量较大，为充分恢复催化剂活性，必须在再生器内将催化剂上的定碳降至很低的水平(如0.1％以下)，这需要维持较高的再生器催化剂床层温度，同时还要防止温度过高造成催化剂水热失活；然而较高的再生催化剂温度又制约了提升管反应器所需的高催化剂循环量。因此，灵活调整重油催化裂化装置反应-再生系统的热量平衡需要从兼顾反应-再生两方面的需要考虑，一方面需要利用常规的再生器内、外取热器将再生器烧焦后产生的过剩热量取出，冷却后的催化剂返回再生器，达到满足热量平衡、维持适宜再生温度的目的；另一方面，通过不同的再生催化剂冷却器布置方式及其取热量的控制方式，根据原料性质的特点将参与催化裂化反应的高温再生催化剂进行灵活取热，然后进入提升管反应器，以提高催化剂循环量和剂油比，实现优化产品分布的目的。这种针对不同“位置”进行取热的热量调节方式，客观上满足了反应系统提高催化剂循环量对调节再生催化剂温度、再生系统对维持较高适宜温度烧焦恢复催化剂活性这两方面对操作温度的不同需求，可以在提高提升管反应器内剂油比的同时，维持相对较高的再生温度，从而相对独立地处理较高的再生温度以满足降低再生剂定碳、恢复催化剂活性的再生要求与提高剂油比、改善产品分布、提高产品质量的反应系统要求之间的矛盾。
为了实现上述目的，本发明提供的灵活调整重油催化裂化反应-再生系统热量平衡方法包括如下步骤：
在重油催化裂化装置的再生器上设置常规催化剂取热器，通过催化剂输送管将进入再生器烧焦再生后的一部分高温催化剂(占再生器催化剂藏量的1％～20％)引入常规催化剂取热器进行取热，取热后的低温催化剂通过催化剂输送管及催化剂流量控制阀返回再生器，返回的低温催化剂与再生器内的高温催化剂混合，从而实现再生器内催化剂床层温度的调节，再生器催化剂床层温度的调节范围为680～700℃。进入常规催化剂取热器的催化剂循环量由催化剂输送管上的催化剂流量控制阀调节，取热量由进入取热器的催化剂循环量和冷却介质(水或低压水蒸气)流量进行调节。
同时，在带有常规催化剂取热器的重油催化裂化装置的再生器旁设置再生催化剂冷却器，将再生器来的高温再生催化剂通过输送管和催化剂流量控制阀部分或全部引入新增设的再生催化剂冷却器适当降温，再生催化剂冷却器取热量通过控制冷却器内的催化剂料位(即冷却器内催化剂的藏量)和冷却介质(水或低压水蒸气)的流量进行调节，而再生催化剂冷却后的温度范围根据装置加工原料的性质调整，然后引入提升管反应器与原料油接触反应，进入提升管反应器的再生催化剂循环量通过调节再生催化剂流量控制阀控制，以控制再生催化剂与原料油在提升管反应器中的初始混合温度和剂油比在最佳范围内，以实现产品分布的优化。
上述步骤中，为了实现提升管反应器的不同剂油比操作，在维持再生器温度680～700℃条件下，装置的总取热量通过再生器上常规催化剂取热器以及再生催化剂冷却器同时负担和调节；
上述步骤中，再生催化剂冷却器是一个圆柱形筒体，筒体内部设置有若干根取热管以通入冷却介质(水或低压水蒸气)进行换热，筒体底部设置一个气体分布管，流化气体(空气或水蒸气)通过气体分布管进入再生催化剂冷却器内，通过调节气体的流量从而调节再生催化剂冷却器内的催化剂床层密度和藏量。再生催化剂冷却器的顶部、上部、底部各安装有催化剂输送管分别再生器和提升管反应器相连接。高温再生催化剂通过与再生催化剂冷却器上部相连的催化剂输送管进入再生催化剂冷却器，换热后通过与再生催化剂冷却器底部相连的催化剂输送管进入提升管反应器，而再生催化剂冷却器内换热后的一部分催化剂也可以在流化气体的作用下通过与再生催化剂冷却器顶部相连的催化剂输送管返回再生器；
上述步骤中，对于不同的重油原料，进入提升管反应器与原料油接触混合前的再生催化剂需要保持不同的最佳温度，以保证重油原料的有效气化，即：当重油原料残炭大于5.0w％，再生催化剂最佳温度为660～670℃；当重油原料残炭为4.0～5.0w％，再生催化剂最佳温度为640～660℃；当重油原料残炭小于4.0w％，再生催化剂最佳温度为610～640℃；
上述步骤中，对于不同的重油原料，再生催化剂与原料油在提升管反应器中的初始混合温度和剂油比存在最佳范围，以保证减少热裂化反应的发生，优化产品分布，即在提升管反应器内再生催化剂与原料油混合时要保持不同的剂油比，当重油原料残炭大于5.0w％，最佳油剂混合温度550～580℃，最佳剂油比为8～9；当重油原料残炭为4.0～5.0w％，最佳油剂混合温度540～570℃，最佳剂油比为7～8；当重油原料残炭小于4.0w％，最佳油剂混合温度530～560℃，最佳剂油比为7～8；
下面根据附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细地说明。
附图说明
图1、图2和图3为本发明实施例的示意图。
具体实施方式1
本发明流程可见图1，简述如下：在重油催化裂化装置的再生器1上设置常规催化剂取热器4，再生器1中的一部分高温催化剂(占再生器催化剂藏量的1％～20％)进入常规催化剂取热器4与冷却介质13(水或低压水蒸气)交换热量后通过催化剂输送管18及催化剂流量控制阀19返回再生器，进入常规催化剂取热器4的催化剂循环量通过控制催化剂流量控制阀19的开度进行调节，而取热量由进入取热器内催化剂的循环量和冷却介质13(水或低压水蒸气)的流量进行调节。返回再生器内的低温催化剂(560～660℃)与再生器内的高温催化剂混合，从而实现再生器内催化剂床层温度的调节，再生器催化剂床层温度的调节范围为680～700℃。
同时在再生器1旁边设置再生催化剂冷却器3，再生催化剂冷却器3是一个圆柱形筒体，筒体内部设置若干根取热管以通入冷却介质12(水或低压水蒸气)进行换热，筒体内底部设置一个气体分布管18，流化气体14(空气或水蒸气)通过气体分布管18进入再生催化剂冷却器3内，通过调节气体14的流量从而调节再生催化剂冷却器3内的催化剂床层密度和藏量。再生催化剂冷却器3的顶部、上部、底部各安装有催化剂输送管分别与再生器1和提升管反应器2相连接。高温再生催化剂通过与再生催化剂冷却器3上部相连的催化剂输送管6进入再生催化剂冷却器3，换热后通过与再生催化剂冷却器3底部相连的催化剂输送管17进入提升管反应器2，而再生催化剂冷却器3内换热后的一部分催化剂也可以在流化气体14的作用下通过与再生催化剂冷却器3顶部相连的催化剂输送管15返回再生器1。
从再生器1出来的高温再生催化剂通过输送管6进入再生催化剂冷却器3通过换热介质12适当降温(当重油原料残炭大于5.0w％，再生催化剂最佳温度为660～670℃；当重油原料残炭为4.0～5.0w％，再生催化剂最佳温度为640～660℃；当重油原料残炭小于4.0w％，再生催化剂最佳温度为610～640℃)，再生催化剂冷却器取热量及冷却后的再生剂温度通过再生催化剂冷却器3内的催化剂料位和冷却介质12(水或低压水蒸气)的流量进行调节。例如增加取热量及要求冷却后的再生剂温度较低时，可通过增加冷却介质12的流量或调小催化剂输送管17上的催化剂流量控制阀8的开度，使再生催化剂冷却器3内的催化剂料位提高。冷却后的再生催化剂经过再生催化剂滑阀8和催化剂输送管17进入提升管反应器2并在提升气体10的提升作用下向上流动与原料油接触反应，提升管反应器2内的反应温度通过调节再生催化剂滑阀8开度由进入提升管反应器2的再生催化剂循环量控制；控制催化剂与原料油在重油提升管反应器2中的初始混合温度和剂油比处于最优范围内，(当重油原料残炭大于5.0w％，最佳油剂混合温度550～580℃，最佳剂油比为8～9；当重油原料残炭为4.0～5.0w％，最佳油剂混合温度540～570℃，最佳剂油比为7～8；当重油原料残炭小于4.0w％，最佳油剂混合温度530～560℃，最佳剂油比为7～8)，重油原料预热温度为200～300℃。反应后的催化剂和油气经过油气分离系统9分离后，油气出催化裂化装置而催化剂进入汽提段5汽提，后经过催化剂输送管7进入再生器1与主风11接触烧焦再生。
具体实施方式2
本发明流程也可见图2，简述如下：在重油催化裂化装置的再生器1上设置常规催化剂取热器4，再生器1中的一部分高温催化剂(占再生器催化剂藏量的1％～20％)进入常规催化剂取热器4与冷却介质13(水或低压水蒸气)交换热量后通过催化剂输送管18及催化剂流量控制阀19返回再生器，进入常规催化剂取热器4的催化剂循环量通过控制催化剂流量控制阀19的开度进行调节，而取热量由进入取热器内催化剂的循环量和冷却介质13(水或低压水蒸气)的流量进行调节。返回再生器内的低温催化剂(550～660℃)与再生器内的高温催化剂混合，从而实现再生器内催化剂床层温度的调节，再生器催化剂床层温度的调节范围为680～700℃。
同时在再生器1旁边设置再生催化剂冷却器3，再生催化剂冷却器3是一个圆柱形筒体，筒体内部设置若干根取热管以通入冷却介质12(水或低压水蒸气)进行换热，筒体底部设置一个气体分布管18，流化气体14(空气或水蒸气)通过气体分布管18进入再生催化剂冷却器3内，通过调节气体14的流量从而调节再生催化剂冷却器3内的催化剂床层密度和藏量。再生催化剂冷却器3的顶部、上部、底部各安装有催化剂输送管分别与再生器1和提升管反应器2相连接。高温再生催化剂通过与再生催化剂冷却器3上部相连的催化剂输送管6进入再生催化剂冷却器3，换热后通过与再生催化剂冷却器3底部相连的催化剂输送管17进入提升管反应器2，而再生催化剂冷却器3内换热后的一部分催化剂也可以在流化气体14的作用下通过与再生催化剂冷却器3顶部相连的催化剂输送管15返回再生器1。
从再生器1分别引出两路再生催化剂，一路高温再生催化剂(占进入提升管反应器催化剂总量的10～90％)通过催化剂输送管20及催化剂流量控制阀21进入提升管反应器2的底部；另外一部分高温再生催化剂(占进入提升管反应器催化剂总量的10～90％)通过输送管6进入再生催化剂冷却器3通过冷却介质12适当降温，再生催化剂冷却器取热量及冷却后的再生剂温度通过再生催化剂冷却器3内的催化剂料位和冷却介质12(水或低压水蒸气)的流量进行调节。例如增加取热量及要求冷却后的再生剂温度较低时，可通过增加冷却介质12的流量或调小催化剂输送管17上的催化剂流量控制阀8的开度，使再生催化剂冷却器3内的催化剂料位提高。冷却后的再生催化剂经过再生催化剂滑阀8和催化剂输送管17进入提升管反应器2底部。
上述从再生器1引出的两路再生催化剂进入提升管反应器2底部的催化剂混合器22中充分混合，并在提升气体10的提升作用下向上流动与原料油接触反应，调节再生催化剂冷却器的取热量及冷热两股再生催化剂的混合比例，使进入提升管反应器与原料油接触前的再生催化剂温度处于最佳范围(当重油原料残炭大于5.0w％，再生催化剂最佳温度为660～670℃；当重油原料残炭为4.0～5.0w％，再生催化剂最佳温度为640～660℃；当重油原料残炭小于4.0w％，再生催化剂最佳温度为610～640℃)，提升管反应器2内的反应温度通过调节再生催化剂流量阀8和再生催化剂流量阀21的开度由进入提升管反应器2的再生催化剂循环量控制；控制催化剂与原料油在重油提升管反应器4中的初始混合温度和剂油比处于最优范围内，(当重油原料残炭大于5.0w％，最佳油剂混合温度550～580℃，最佳剂油比为8～9；当重油原料残炭为4.0～5.0w％，最佳油剂混合温度540～570℃，最佳剂油比为7～8；当重油原料残炭小于4.0w％，最佳油剂混合温度530～560℃，最佳剂油比为7～8)，重油原料预热温度为200～300℃。反应后的催化剂和油气经过油气分离系统9分离后，油气出催化裂化装置而催化剂进入汽提段5汽提，后经过催化剂输送管7进入再生器1与主风11接触烧焦再生。
具体实施方式3
本发明流程也可见图3，简述如下：在重油催化裂化装置的再生器1上设置常规催化剂取热器4，再生器1中的一部分高温催化剂(占再生器催化剂藏量的1％～20％)进入常规催化剂取热器4与冷却介质13(水或低压水蒸气)交换热量后通过催化剂输送管18及催化剂流量控制阀19返回再生器，进入常规催化剂取热器4的催化剂循环量通过控制催化剂流量控制阀19的开度进行调节，而取热量由进入取热器内催化剂的循环量和冷却介质13(水或低压水蒸气)的流量进行调节。返回再生器内的低温催化剂(550～660℃)与再生器内的高温催化剂混合，从而实现再生器内催化剂床层温度的调节，再生器催化剂床层温度的调节范围为680～700℃。
在再生器1旁边设置再生催化剂冷却器3，再生催化剂冷却器3是一个圆柱形筒体，筒体内部设置若干根取热管以通入冷却介质12(水或低压水蒸气)进行换热，筒体底部设置一个气体分布管18，流化气体14(空气或水蒸气)通过气体分布管18进入再生催化剂冷却器3内，通过调节气体14的流量从而调节再生催化剂冷却器3内的催化剂床层密度和藏量。再生催化剂冷却器3的顶部、上部、底部各安装有催化剂输送管分别与再生器1和提升管反应器2相连接。高温再生催化剂通过与再生催化剂冷却器3上部相连的催化剂输送管6进入再生催化剂冷却器3，换热后通过与再生催化剂冷却器3底部相连的催化剂输送管17进入提升管反应器2，而再生催化剂冷却器3内换热后的一部分催化剂也可以在流化气体14的作用下通过与再生催化剂冷却器3顶部相连的催化剂输送管15返回再生器1。
同时在再生器1旁边设置再生催化剂冷却器23，再生催化剂冷却器23是一个圆柱形筒体，筒体内部设置若干根取热管以通入冷却介质26(水或低压水蒸气)进行换热，筒体底部设置一个气体分布管25，流化气体24(空气或水蒸气)通过气体分布管25进入再生催化剂冷却器23内，通过调节气体24的流量从而调节再生催化剂冷却器23内的催化剂床层密度和藏量。再生催化剂冷却器23的上部、底部各安装有催化剂输送管分别与再生器1和提升管反应器2相连接。高温再生催化剂通过与再生催化剂冷却器3上部相连的催化剂输送管20进入再生催化剂冷却器23，换热后通过与再生催化剂冷却器23底部相连的催化剂输送管27进入提升管反应器2。
从再生器1分别引出两路再生催化剂，一部分高温再生催化剂(占进入提升管反应器催化剂总量的10～90％)通过输送管6进入再生催化剂冷却器3通过换热介质12适当降温，再生催化剂冷却器取热量及冷却后的再生剂温度通过再生催化剂冷却器3内的催化剂料位和冷却介质12(水或低压水蒸气)的流量进行调节。例如增加取热量及要求冷却后的再生剂温度较低时，可通过增加冷却介质12的流量或调小催化剂输送管17上的催化剂流量控制阀8的开度，使再生催化剂冷却器3内的催化剂料位提高。冷却后的再生催化剂经过再生催化剂滑阀8和催化剂输送管17进入提升管反应器2底部。
上述从再生器1引出的另外一路高温再生催化剂(占进入提升管反应器催化剂总量的10～90％)通过催化剂输送管20进入再生催化剂冷却器23通过冷却介质26适当降温至550～660℃，再生催化剂冷却器23取热量及冷却后的再生剂温度通过冷却介质26(水或低压水蒸气)的流量进行调节。例如增加取热量及要求冷却后的再生剂温度较低时，可通过增加冷却介质26的流量。冷却后的再生催化剂经过再生催化剂滑阀21和催化剂输送管27进入提升管反应器2底部。
上述从再生器1分别引出的两路再生催化剂经冷却后进入提升管反应器2底部的催化剂混合器22中充分混合并在提升气体10的提升作用下向上流动与原料油接触反应，调节再生催化剂的取热量及冷热两股再生催化剂的混合比例，使进入提升管反应器与原料油接触前的再生催化剂温度处于最佳范围(当重油原料残炭大于5.0w％，再生催化剂最佳温度为660～670℃；当重油原料残炭为4.0～5.0w％，再生催化剂最佳温度为640～660℃；当重油原料残炭小于4.0w％，再生催化剂最佳温度为610～640℃)，提升管反应器2内的反应温度通过调节再生催化剂流量阀8和再生催化剂流量阀21的开度由进入提升管反应器2的再生催化剂循环量控制；控制催化剂与原料油在重油提升管反应器4中的初始混合温度和剂油比处于最优范围内，(当重油原料残炭大于5.0w％，最佳油剂混合温度550～580℃，最佳剂油比为8～9；当重油原料残炭为4.0～5.0w％，最佳油剂混合温度540～570℃，最佳剂油比为7～8；当重油原料残炭小于4.0w％，最佳油剂混合温度530～560℃，最佳剂油比为7～8)，重油原料预热温度为200～300℃。反应后的催化剂和油气经过油气分离系统9分离后，油气出催化裂化装置而催化剂进入汽提段5汽提，后经过催化剂输送管7进入再生器1与主风11接触烧焦再生。
本发明所提供的一种灵活调整重油催化裂化反应-再生系统热量平衡的方法，其优点在于，通过对不同位置的再生催化剂取热，即对再生器内催化剂进行取热及再生后即将进入提升管反应器的催化剂进行取热，从而有效满足了反应系统要求降低再生催化剂温度以提高催化剂循环量、再生系统要求维持较高温度以保证烧焦效果对各自操作温度的不同需求，这对于优化提升管反应器操作条件和确保再生器内催化剂的再生效果提供了一种相对灵活、独立的调节方法。
本发明的优点为通过对重油催化裂化装置中不同位置高温再生催化剂进行取热调温，灵活调整反应-再生系统热量平衡，从而解决催化剂循环量受两器热平衡限制而无法灵活调节的问题，可以实现重油催化裂化工艺条件的优化，显著提高轻质油及液收率。
最后需要说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而未脱离本发明技术方案的精神和范围。
实施例1
为验证本发明的效果，采用图2所示的工艺流程，在某炼油厂的40万吨/年重油催化裂化装置上进行工业试验，试验结果列于表1。
采用该发明后，在保持再生器催化剂床层温度在690℃的情况下，将进入提升管反应器的再生催化剂冷却到660℃，油剂混合温度560℃，剂油比从6提高到9，反应温度保持在490℃，从而使轻质油收率提高了2.3个百分点，干气和焦炭产率明显降低。详细可见表1。
表1重油原料性质
| 项目 | 数据 | 项目 | 数据 |
| 密度(20℃)kg/m3 | 945 | 氮含量，ppm | 2000 |
| 残炭，wt％ | 5.4 | 烃族组成分析 | |
| 元素分析 | 饱和烃，wt％ | 54.61 | |
| 氢含量，wt％ | 12.61 | 芳烃，wt％ | 24.96 |
| 碳含量，wt％ | 86.82 | 胶质，wt％ | 16.34 |
| 硫含量，wt％ | 0.3 | 沥青质，wt％ | 4.09 |
表2主要工艺条件
| 项目 | 现有技术方案 | 本发明方案 |
| 提升管反应器出口温度，℃ | 510 | 490 |
| 再生器温度，℃ | 700 | 700 |
| 油剂混合温度，℃ | 550 | 560 |
| 入提升管反应器的催化剂温度，℃ | 690 | 660 |
| 原料油预热温度，℃ | 180 | 260 |
| 反应时间，s | 3.0 | 2.7 |
| 催化剂/原料油，重/重 | 6 | 9 |
表3主要产品分布
| 产品分布及性质 | 现有技术方案 | 本发明方案 |
| H2S | 0.5 | 0.7 |
| 燃料气 | 4.2 | 3.1 |
| 液化气 | 15.5 | 15.9 |
| 汽油 | 44.1 | 46.3 |
| 柴油 | 25.3 | 25.4 |
| 澄清油 | 1.8 | 1.0 |
| 焦炭 | 8.6 | 7.6 |
| 合计 | 100.0 | 100.0 |
Claims (5)
1.一种灵活调整重油催化裂化反应-再生系统热量平衡的方法，其特征在于：在重油催化裂化装置的再生器上设置常规催化剂取热器，通过催化剂的循环冷却实现再生器内催化剂床层温度的调节；同时在再生器与提升管反应器之间设置再生催化剂冷却器，从再生器出来的全部或部分高温再生催化剂通过输送管进入再生催化剂冷却器适当降温，然后通过输送管及再生催化剂滑阀进入提升管反应器；通过耦合联动调节常规催化剂取热器、再生催化剂冷却器的取热量，在保证再生器内催化剂再生状况良好的条件下提高进入提升管反应器的催化剂循环量或剂油比而实现重油催化裂化装置反应-再生系统的热量平衡的灵活调节。
2.根据权利要求1所述的一种灵活调整重油催化裂化反应-再生系统热量平衡的方法，其特征在于：为了实现提升管反应器的不同剂油比操作，在维持再生器温度680～700℃条件下，装置的总取热量通过再生器常规催化剂取热器以及再生催化剂冷却器同时负担和调节。
3.根据权利要求1所述的一种灵活调整重油催化裂化反应-再生系统热量平衡的方法，其特征在于：再生催化剂冷却器是一个圆柱形筒体，筒体内部设置若干根取热管以通入冷却介质进行换热，筒体内底部设置一个气体分布管，流化气体通过气体分布管进入再生催化剂冷却器内，通过调节气体的流量从而调节再生催化剂冷却器内的催化剂床层密度和藏量；再生催化剂冷却器的顶部、上部、底部各安装有催化剂输送管分别与再生器和提升管反应器相连接；高温再生催化剂通过与再生催化剂冷却器上部相连的催化剂输送管进入再生催化剂冷却器，换热后通过与再生催化剂冷却器底部相连的催化剂输送管进入提升管反应器，而再生催化剂冷却器内换热后的一部分催化剂也可以在流化气体的作用下通过与再生催化剂冷却器顶部相连的催化剂输送管返回再生器。
4.根据权利要求1所述的一种灵活调整重油催化裂化反应-再生系统 热量平衡的方法，其特征在于：对于不同的重油原料，进入提升管反应器与原料油接触混合前的再生催化剂需要保持不同的最佳温度，以保证重油原料的有效气化，即：当重油原料残炭大于5.0w％，再生催化剂最佳温度为660～670℃；当重油原料残炭为4.0～5.0w％，再生催化剂最佳温度为640～660℃；当重油原料残炭小于4.0w％，再生催化剂最佳温度为610～640℃。
5.根据权利要求1所述的一种灵活调整重油催化裂化反应-再生系统热量平衡的方法，其特征在于：对于不同的重油原料，再生催化剂与原料油在提升管反应器中的初始混合温度和剂油比存在最佳范围，当重油原料残炭大于5.0w％，最佳油剂混合温度550～580℃，最佳剂油比为8～9；当重油原料残炭为4.0～5.0w％，最佳油剂混合温度540～570℃，最佳剂油比为7～8；当重油原料残炭小于4.0w％，最佳油剂混合温度530～560℃，最佳剂油比为7～8。
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Granted publication date: 20130306 |
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