[发明专利]一种灵活调整催化裂化反应-再生系统热量平衡的方法

说明书

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。