用于催化裂化的裝置、系統和方法

專利名稱：用于催化裂化的裝置、系統和方法
技術領域：
本發明一般性地涉及一種用于制備例如汽油和輕質烯烴如丙烯的流化床催化裂化裝置或系統。相關 技術描述通常，裂化方法用于生產多種產物。在一個典型方法中，流化床催化裂化可將重質烴轉化成輕質烴。特別地，一種優選的產物為可用于例如發動機燃料的高辛烷值汽油產物。 另外，理想的還有生產其它產物如乙烯和/或丙烯。這類輕質烯烴可用于隨后的聚合方法中。然而，流化床催化裂化系統可產生不想要的副反應，這可降低一些產物如乙烯和丙烯的收率。因此，理想的是提供一種容許同時生產汽油產物和丙烯產物，同時使可降低所需產物如丙烯收率的不想要副反應最小化的系統。發明概述一個典型實施方案可以為一種流化床催化裂化裝置。流化床催化裂化裝置可包括第一提升器、第二提升器和脫離區。第一提升器可適于接收在具有第一容積的第一反應容器處終止的第一進料。第二提升器可適于接收在具有第二容積的第二反應容器處終止的第二進料。通常，第一容積大于第二容積。而且，脫離區可以用于接收包括至少一種催化劑和一種或多種來自第一反應容器的產物的第一混合物，和包括至少一種催化劑和一種或多種來自第二反應容器的產物的第二混合物。通常，將第一混合物與第二混合物分離。另一典型實施方案可以為一種流化床催化裂化系統。該系統可包括接收沸點為 180-800°C的第一進料的第一反應區。第一反應區可包括具有第一容積的第一反應容器。該系統還可包括第二反應區，其接收包括有效量的用于制備丙烯的一種或多種C4-C6烯烴的第二進料。第二反應區可包括具有第二容積的第二反應容器。通常，第一容積大于第二容積。另一典型實施方案可以為一種制備汽油和丙烯的方法。該方法可包括使第一料流通過包括具有第一容積的第一反應容器的第一反應區。通常，第一料流具有180-800°C的沸點。該方法還可包括使第二料流通過包括具有第二容積的第二反應容器的第二反應區。通常，第二料流包括用于制備丙烯的有效量C4-C6烯烴。通常，第一容積大于第二容積。因此，本文公開的實施方案可提供至少一種容許同時制備汽油產物和輕質烯烴如丙烯，同時使不想要的副反應最小化的裝置和/或系統。通常，至少一些本文所公開的實施方案可分離產物，同時存在可在例如脫離區中促進不想要的副反應的催化劑。而且，可使用至少兩個反應區，其中一個反應區具有適于輕質烯烴制備的條件。定義如本文所用，術語“料流”可包括各種烴分子，例如直鏈、支鏈或環狀烷烴、烯烴、二烯烴和炔烴，和任選其它物質，例如氣體如氫氣，或雜質如重金屬，和硫和氮化合物。進料還可包括芳族和非芳族烴。此外，烴分子可簡寫為CpCyC3. . . Cn，其中“η”表示一個或多個烴分子中的碳原子數。
如本文所用，術語“富含”可意指通常料流中至少50摩爾％，優選70摩爾％ —種化合物或一類化合物的量。附圖簡述

圖1為典型流化床催化裂化系統和裝置的示意性描繪。圖2為典型系統和裝置的第一和第二反應區的示意性截面描繪。圖3為一個典型脫離區的示意性俯視和平面圖。圖4為另一典型脫離區的示意性俯視和平面圖。圖5為另一典型反應區的示意性描繪。詳述參考圖1-2，流化床催化裂化(下文可簡寫為“FCC”)系統10或流化床催化裂化裝置50可包括第一反應區100、第二反應區250、汽提區410、再生區420和分離區440。通常，第一反應區100可包括在第一反應容器220中終止的第一提升器200。第一提升器200 可接受可包括沸點為180-800°C的烴料流的第一進料208。特別地，第一進料208可包括瓦斯油、真空瓦斯油、常壓瓦斯油、焦化瓦斯油、加氫處理瓦斯油、加氫裂化裝置未轉化油和來自料流204和/或料流450的常壓渣油中至少一種，如下文所述。此外，圖中的工藝流程線可互換地被認為是例如線、管、導管、進料、混合物或料流。特別地，線、管或導管可含一種或多種進料、混合物或料流，或線、管或導管可涵蓋一種或多種進料、混合物或料流。通常，將第一進料208供入提升器200的底部，在那里它與可包括兩種組分的催化劑結合。這類催化劑組合物公開于例如US 7，312，370B2中。通常，第一組分可包括用于 FCC領域中的任何熟知催化劑，例如活性無定形粘土型催化劑和/或高活性結晶分子篩。沸石可作為分子篩用于FCC方法中。優選，第一組分包括大孔沸石如Y型沸石、活性氧化鋁材料、粘合劑材料，包括硅石或氧化鋁，和惰性填料如高嶺土。通常，適于第一組分的沸石分子篩具有大的平均孔徑大小。通常，具有大孔徑大小的分子篩具有由大于10，通常12個元環限定、開口有效直徑大于0. 7nm的孔。大孔的孔徑大小指數可以為31以上。合適的大孔沸石組分可包括合成沸石，例如X和Y型沸石、發光沸石(mordent)和八面沸石。可優選基于催化劑的沸石比例，稀土含量為不大于1. 0重量％ (下文可簡寫為“重量％”)稀土金屬氧化物的Y型沸石作為第一組分。第二組分可包括中或更小孔的沸石催化劑，例如ZSM-5、ZSM-11、ZSM-12, ZSM-23、 ZSM-35、ZSM-38、ZSM-48和其它類似材料。其它合適的中或更小孔的沸石包括堿沸石 (ferrierite)和毛沸石。第二組分優選具有分散在基體中的中或更小孔的沸石，所述基體包括粘合劑材料如硅石或氧化鋁和惰性填料如高嶺土。第二組分還可包括一些其它活性材料如β _沸石。這些組合物可具有10-50重量％或更大的結晶沸石含量和50-90重量％的基體材料含量。含40重量％結晶沸石材料是優選的，可使用具有更大結晶沸石含量的那些。通常，中和更小孔的沸石特征在于具有小于或等于0. 7nm的有效孔開口直徑、10或更少元的環和小于31的孔徑大小指數。總混合物可含有1-25重量％第二組分，即中至小孔結晶沸石，優選大于或等于 1. 75重量％。當第二組分含40重量％結晶沸石，余量為粘合劑材料時，混合物可含4-40重量％第二催化劑，優選含量為至少7重量％。第一組分可包含余量催化劑組合物。通常，混合物中第一和第二組分的相對比例在整個FCC系統100中基本不變。作為催化劑混合物中第二組分的高濃度中或更小孔沸石可改善輕質烯烴的選擇性。通常，可提供第一進料208和催化劑混合物接近第一提升器200的底部。通常，第一提升器200用在進料注入點以上密度為小于320kg/m3的稀相條件操作。通常通過噴嘴將第一進料208引入第一提升器200中。通常，第一進料208的溫度為140_320°C。此外， 也可在初始進料點的下游引入額外量的進料。任何合適的流化或提升用氣體如蒸汽和/或輕質烴料流可隨第一進料208 —起使用。另外，在一個理想實施方案中，第一反應區100可在低烴分壓下操作。通常，低烴分壓可促進輕質烯烴的制備。因此，第一提升器200壓力可以為170-250kPa，烴分壓為 35-180kPa，優選70_140kPa。相對低的烴分壓可以通過使用量為進料208的10-55重量％， 優選15重量％的蒸汽作為稀釋劑而實現。可使用其它稀釋劑如干氣體實現等效的烴分壓。一種或多種烴和催化劑上升到轉化第一進料208的反應容器220中。通常進料208 在第一提升器200中反應形成一種或多種產物。第一提升器200可在任何合適溫度下操作， 通常在150-430°C的溫度下操作。典型提升器例如公開于US 5，154，818和US 4，090, 948 中。產物可在第一提升器200中上升并在第一反應容器220中離去。通常，產生包括丙烯和汽油的產物。隨后可通過裝置如一個或多個回蕩臂2 協助將催化劑分離，并沉降到第一反應容器220的底部。另外，包括一種或多種產物和任何剩余的攜帶的催化劑的第一混合物3M可上升到殼80包含的脫離區300中。通常，第一反應容器220形成第一容積。而且，盡管容器220被描述為反應容器， 應當理解可存在其它過程，例如催化劑與離開第一提升器200的烴的分離。特別地，盡管將催化劑與烴分離，但在第一反應容器220中仍發生一些反應。通常，脫離區300可包括分離裝置，例如一個或多個如下文所述的旋風分離器以將產物從催化劑顆粒中分離出來。浸入管(dip leg)可使催化劑降至殼80的基底上，其中開口可容許廢催化劑進入第一反應容器220中至密相催化劑床212。典型的分離裝置和回蕩臂例如公開于US 7，312，370B2中。催化劑可通過汽提區410，其中可將吸收的烴通過與蒸汽逆流接觸而從催化劑表面上除去。典型的汽提區例如公開于US 7，312，370B2中。然后，催化劑可如下所述再生。離開脫離區300的一種或多種產物可作為產物料流通過管2 排至分離區440。 通常，分離區440可接收產物料流2 和如下文所述來自脫離區300的其它產物料流觀8。 通常，分離區440可包括一個或多個蒸餾塔。這類區例如公開于US 3，470，084中。分離區 440通常可產生幾種產物。作為實例，丙烯產物可經由管434離開，汽油產物可經由管438 離開，包括C4-Cltl，優選C4-C6烯烴的料流可作為進料經由管沈4離開。在該優選實施方案中，料流可主要包括C4-C6烯烴，因此可以被參考。特別地，取決于分離區440中的塔，可得到各種料流。作為實例，C4料可由C3/C4分流器的底部得到，C5-C6料可由脫丁烷塔得到，和 /或C5-C6塔頂餾出物可由高壓石腦油分流器得到。如下文所述，這類料流可作為第二進料 264提供。另外，分離區440還可提供包含較重餾分的料流450，其可再循環并包括在進料 208 中。可將料流264供入第二反應區250中，所述反應區可包括在第二反應容器觀0中終止的第二提升器沈0。料流264可包括至少50摩爾％氣相組分。優選全部料流沈4，即至少99摩爾％為氣相。通常，當進入第二提升器260中時，料流264的溫度可以為120-500 V。 優選，料流264的溫度為不小于320°C。通常，料流264的溫度應為至少高于組分的沸點，上限為催化劑的沸點。通常，第二提升器260可經由接收來自再生區420的再生催化劑的導管408接收與上述第一提升器200相同的催化劑。第二提升器260可在任何合適條件，例如425-705°C的溫度和40-700kPa的壓力下操作。通常，第二提升器260的停留時間可以為小于3秒，優選小于1秒。典型的提升器和/或操作條件例如公開于US 2008/0035527A1 和US 7，261，807B2中。通常，料流264和催化劑可上升到第二反應容器280并通過一個或多個回蕩臂觀2。在第二反應容器觀0中，可將催化劑與烴產物分離。催化劑可降至第二反應容器觀0中的密相催化劑床四2。來自第二再生區250的催化劑可通過閥296通過導管 294至汽提區410中。通常，第二反應區250可在條件下操作以將C4-C6烯烴轉化成一種或多種輕質烯烴，例如乙烯和/或丙烯，優選丙烯。然后，包括一種或多種產物和攜帶的催化劑的第二混合物286可離開第二反應區 250，進入脫離區300中，下文中會進一步詳細描述它。在一個優選實施方案中，可保持丙烯與來自第一反應容器220的一種或多種產物分離并經由管288離開至分離區440。可將第一反應區100和第二反應區250中使用的催化劑與烴分離。這樣，催化劑可沉降到汽提區410中并經受用蒸汽汽提，隨后再生。然后汽提的催化劑經由導管404可進入可包括再生容器430的再生區420中。再生容器430可在任何合適條件如600-800°C的溫度和160_650kPa的壓力下操作。典型的再生容器例如公開于US 7，312，370B2和US7，247, 233B1中。然后，可將再生的催化劑分別通過導管406和408供到第一提升器200和第二提升器沈0中。參考圖2-3，脫離區300可包括第一旋風分離器單元320和第二旋風分離器單元 360。盡管稱作單元320和360，應當理解單元320和360也可被認為是區或分區320和360。 特別地，來自第一反應容器220、包括一種或多種產物和攜帶的催化劑的第一混合物3M可向上上升到脫離區300中。另外，來自第二反應容器觀0、包括丙烯和其它產物以及攜帶的催化劑的第二混合物286也可被供至脫離區300。參考圖1-3，脫離區300可包括具有多個旋風分離器，例如2-60個旋風分離器的第一旋風分離器單元320。在該優選實施方案中，第一旋風分離器單元320可包括旋風分離器 332、334、336、338、342、344、346、348、350 和 352。第一旋風分離器單元 320 可將一種或多種烴產物與催化劑分離。特別地，可將包括一種或多種烴產物如汽油產物，和催化劑的第一混合物3M供至第一旋風分離器單元320。作為實例，旋風分離器342可分離催化劑并經由浸入管358將它供至密相催化劑床212，然后至汽提區410。一種或多種烴產物可經由第一出口 84向上上升到殼80的通風系統90中。另外，第二旋風分離器單元360可接受包括催化劑和一種或多種產物如丙烯的第二混合物觀6。通常，丙烯收率可以為基于總烴重量 15-20重量％。但是丙烯收率可以為任何量。應當理解可存在其它烴，例如甲烷和乙烯，以及較重烴如丁烯和戊烯。第二旋風分離器單元360可包括1-30個旋風分離器。在該典型實施方案中，第二旋風分離器單元360可包括第一旋風分離器382和第二旋風分離器384。 第二混合物286可進入第二旋風分離器單元360中，可將催化劑分離并供至浸入管388以使催化劑返回汽提區410中。因此可將第一混合物3M與第二混合物286分離。丙烯產物可經由第二出口 88向上上升到通風系統90中，并任選保持與來自第一反應容器220的的一種或多種產物，通常為汽油產物分離。這樣，可將汽油產物經由管228 提供，丙烯產物可經由管288提供。或者，丙烯產物和汽油產物可在通風系統90中結合并經由單管供至分離區440。通常，優選在催化劑的存在下保持汽油和丙烯產物分離以防止不想要的副反應。另外，烷烴可在系統10中再循環。因此，分離產物2 和288可防止烷烴積聚在第二進料沈4中。盡管描繪了進入相應提升器200和260底部的進料208和沈4，但應當理解進料可以在沿著提升器200和/或沈0的任何高度處提供。在參考圖4的另一實施方案中，脫離區可以為包括一個或多個旋風分離器，即旋風分離器510、512、514、516、518、520、522、5對、5洸、5沘、530和532的脫離區500。在該典型實施方案中，丙烯產物可經由導管286提供并在脫離區500中與汽油產物結合。特別地， 包括汽油產物和催化劑的第一混合物3M可與包括丙烯產物和催化劑的第二混合物286在脫離區500中結合。因此，混合物可結合，且產物可隨意與催化劑混合。參考圖5，提供第二反應區600的又一典型實施方案。在該典型實施方案中，殼80 外部的提升器620終止于封在殼80內的反應容器660中。這樣，第一反應容器220和第二反應容器660含在共同的殼80內。催化劑可隨C4-C6烯烴的進料料流一起供至提升器620， 然后將其供至如上所述第二反應容器660。導管680可將丙烯產物和催化劑供至第二旋風分離器單元360，其中至少一些催化劑可通過導管670至密相催化劑床212。在該典型實施方案中，第二旋風分離器單元360可包括具有浸入管710的旋風分離器700。如上所述，可將催化劑分離并經由浸入管710供至密相催化劑床212，然后如上所述將其轉移至汽提區 410用于隨后的再生。產物在通風系統90中結合并離開單管228。在另一優選實施方案中， 與其對應的催化劑分離的一種或多種烴可彼此分離并如上所述通過分開的產物管流出。沒有進一步描述，相信本領域技術人員可使用先前的描述，最完整程度地使用本發明。因此，前述優選的具體實施方案應理解為僅是說明性的，且不以任何方式限制公開內容的其余部分。在前文中，除非另有指出，所有溫度以。C描述，所有份和百分數為重量計。由先前描述中，本領域技術人員可容易地確定本發明的主要特征，且可不偏離其精神和范圍地作出本發明的各種變化和改進以使它適于各種用途和條件。
權利要求
1.一種流化床催化裂化裝置，其包含a)第一提升器，其適于接收在具有第一容積的第一反應容器處終止的第一進料；b)第二提升器，其適于接收在具有第二容積的第二反應容器處終止的第二進料，其中第一容積大于第二容積；和c)脫離區，其用于接收包含至少一種催化劑和一種或多種來自第一反應容器的產物的第一混合物，和包含至少一種催化劑和一種或多種來自第二反應容器的產物的第二混合物；其中將第一混合物與第二混合物分離。
2.根據權利要求1的裝置，其中所述第一提升器適于 接收包含瓦斯油、真空瓦斯油、常壓瓦斯油、焦化瓦斯油、加氫處理瓦斯油、加氫裂化裝置未轉化油和常壓渣油中至少一種的第一進料。
3.根據權利要求1或2的裝置，其中第二提升器適于接收包含一種或多種C4-Cltl烯烴的第二進料。
4.根據前述權利要求中任一項的裝置，其中第一脫離區包含用于將所述至少一種催化劑與所述一種或多種來自第一反應容器的產物分離的第一旋風分離器單元；和用于將所述至少一種催化劑與所述一種或多種來自第二反應容器的產物分離的第二旋風分離器單元。
5.根據前述權利要求中任一項的裝置，其還包含包圍第一反應容器和第二反應容器的
6.根據前述權利要求中任一項的裝置，其還包含與第一反應容器連通的再生容器。
7.根據權利要求4、5或6的裝置，其中第一旋風分離器單元包含2-60個旋風分離器， 且第二旋風分離器單元包含1-30個旋風分離器。
8.根據前述權利要求中任一項的裝置，其中第一反應區包含第一反應容器。
9.根據前述權利要求中任一項的裝置，其中第二反應區包含第二反應容器。
10.根據權利要求9的裝置，其還包含適于使包含在第二進料中的C4-C6烯烴再循環至第二反應區的分離區。
全文摘要
一個典型實施方案可以為流化床催化裂化裝置。流化床催化裂化裝置可包括第一提升器、第二提升器和脫離區。第一提升器可適于接收在具有第一容積的第一反應容器處終止的第一進料。第二提升器可適于接收在具有第二容積的第二反應容器處終止的第二進料。通常，第一容積大于第二容積。而且，脫離區可以用于接收包括至少一種催化劑和一種或多種來自第一反應容器的產物的第一混合物，和包括至少一種催化劑和一種或多種來自第二反應容器的產物的第二混合物。通常，將第一混合物與第二混合物分離。
文檔編號B01J8/24GK102245288SQ200980149751
公開日2011年11月16日 申請日期2009年11月23日 優先權日2008年12月11日
發明者P·帕爾馬斯, R·L·梅爾柏格 申請人:環球油品公司