重油催化裂化再生剂输送管路取热方法

1、一种重油催化裂化再生剂输送管路取热方法，其特征在于在再生剂输送 管路上设置取热器，取热后的再生催化剂进入提升管反应器与原料油接 触反应。
2、按照权利要求1的方法，其特征在于在再生斜管(2)上设置一个取热器 壳体(3)，将取热套管(15)植入其中，形成取热器，取热套管(15) 与热的再生剂接触取热。
3、按照权利要求1的方法，其特征在于将取热套管(27)植入脱气罐(21) 中，形成取热器，取热套管(27)与热的再生剂接触取热。
4、按照权利要求1的方法，其特征在于将取热套管(35)植入提升管反应器 预提升段(32)中，形成取热器，取热套管(35)与热的再生剂接触取 热，取热后的再生剂加入提升管反应器的反应段，与原料油接触反应。
5、按照权利要求2的方法，其特征在于根据取热器壳体(3)的体积大小和 取热量多少，在取热器壳体(3)中植入两个以上的取热套管(15)。
6、按照权利要求3的方法，其特征在于根据取热脱气罐(21)的体积大小和 取热量多少，在脱气罐(21)中植入两个以上的取热套管(27)，形成 取热器，取热套管(27)与热的再生剂接触取热。
7、按照权利要求4的方法，其特征在于根据入提升管反应器预提升段(32) 体积大小和取热量多少，在提升管反应器预提升段(32)中植入两个以 上的取热套管(35)，取热套管(35)与热的再生剂接触取热，取热后 的再生剂加入提升管反应器的反应段，与原料油接触反应。
8、按照权利要求1的方法，其特征在于所说的再生斜管(2)直接引自再生 器(1)、(17)。

本发明涉及一种催化裂化过程中取出系统过剩热量的方法，特别是重油 催化裂化再生剂的取热方法。\n重油催化裂化因原料重，残炭值高，使焦炭产率上升，烧焦放出热量多于 系统所需热量，造成热量过剩。因此，重油催化裂化装置必须安装取热设施， 从系统中取出过剩热量，才能够维持两器热量平衡。现有重油催化裂化过程 中取出系统过剩热量的催化剂冷却器种类很多。中国专利901010480公布的 取热器属下流式外取热器。中国专利901034134公布的取热器属上流式外取 热器。中国专利921015321公布的取热器属气控外循环式催化剂冷却器，采用 气控方法控制催化剂循环量，不使用滑阀。US4438071，US4757039，US4923824 公布的三种取热器，基本属于返混型，冷热催化剂同在上部一个口进出。上 述几种取热器尽管型式不同，但其取热方式有两个共同点：一是都安装在再 生器的密相段，二是催化剂冷却后又返回再生器密相床。由于再生温度(烧 焦温度)、剂油比(再生后的催化剂与反应原料油质量之比)、受装置热平 衡的限制而互相影响，按上述取热方法，需增加取热器取热负荷，降低再生 温度，其后果是降低了烧焦速率和烧焦效率，再生剂(再生后的催化剂)含 炭量升高，活性下降，重质原料转化深度下降。为保证高剂油比和合适的烧 焦温度，现行重油催化裂化装置普遍采用降低原料预热温度的方法，有些装 置甚至降至120℃～160℃，这对重质原料的雾化非常不利。如果采用较高的 原料预热温度和再生温度，剂油比将减小。所以现行取热技术使再生温度、 剂油比、原料预热温度三者之间总有一个是非独立变量，只能采用“二高一 低”操作方案。另外，现行取热技术必须使冷却后的再生剂返回密相床，增 大了用于输送催化剂的压缩风量，能耗较大。对于设置两个再生器的两段再 生装置，因取热器安装在第一再生器的密相，第二再生器温度一般为760℃ 甚至更高，原料预热温度和剂油比之间的矛盾更为突出。为了改善这种状 况，国内外相继开发了几种新技术以优化反应系统的操作。重点是在反应温 度不变的前提下提高剂油比。文献《催化裂化工艺与工程》(石化出版社)介 绍了法国IFP公司开发的混合温度控制技术和国内开发的提升管注终止剂技 术，这两种技术是将提升管分成两个反应区，其上游区混合温度高，剂油比 大，油剂接触时间短，下游区在常规FCC反应条件下进行，用循环油吸收反 应系统过剩热量并在分馏塔回收。它们的不足之处是打入的循环油不可避免 地参与反应，并且将再生剂的高温位热能降低为分馏塔的低温位热能。UOP 公司开发的“X设计”技术(《世界石油科学》，1996，3(9))，特点是部分待 生剂(待再生催化剂)不经烧碳再生而与再生剂在混合罐掺混后直接返回提 升管反应器，因再生剂降温，使剂油比提高。该技术的缺点是再生剂和待生 剂直接混合，使进入提升管反应器的催化剂活性降低，不利于催化裂化反 应。\n现行取热技术因只在再生器密相段取热而对反应系统的优化造成不利影 响，而现行优化反应系统操作的技术又都有其不足之处。本发明的目的在于 提出一种再生剂输送管路取热方法，在保证足够高的再生器温度和良好的再 生效果的前提下，降低进入反应器的再生剂之温度，提高原料油预热温度， 改善原料油雾化效果，提高剂油比，改善产品分布，提高液体收率。\n本发明是在再生剂由再生器向反应器输送管路上设置取热器，所说的输 送管路既包括再生斜管，也包括提升管反应器的预提升段，并且冷却后的再 生剂直接去反应系统而不是返回再生器。当然，如果工艺上需要，也可以通 过在取热器与再生器之间设置管路，将部分冷却后的再生剂返回再生器，用 以控制再生器烧焦温度。该技术在平衡两器过剩热量的同时能有效地优化反 应系统的操作，实现高再生温度、高剂油比、高原料预热温度的“三高”操 作，从而可提高转化率，提高掺渣比，改善产品分布。\n本发明的任务是这样实现的：在再生器中烧焦后的再生剂一般经过再生 斜管输送到提升管底部的预提升段，在预提升蒸气的作用下继续向上输送，进 入提升管反应段，与原料油接触进行催化裂化反应。本发明提出的取热方法 是在再生剂输送管路上安装取热器，再生剂流经取热器时，因取热管中的冷却 水吸热气化，使再生剂降温30℃-160℃，并且冷却后的再生剂直接去反应器而 不是返回再生器。在反应系统内，由于再生剂温度相对较低，为维持反应温度 不变，需提高剂油比和原料预热温度，从而提高油剂接触频率，改善原料雾化 和气化。因此，本发明提出的取热方案不但平衡了反再系统的过剩热量，而且 还可以在不降低再生温度甚至提高再生温度的条件下，使剂油比提高到6-8， 原料预热温度提高到200-400℃，使操作可以在高再生温度、高剂油比、高原 料预热温度条件下进行，使反再系统得到很好优化，转化率提高，产品分布改 善，装置经济效益提高。\n这种安装在再生剂输送管路上的取热器由壳体和取热管组成，壳体上端开 有再生剂入口管，与再生斜管上段相连；壳体下端开有再生剂出口管，与再 生斜管下段相连。壳体下部设有松动或流化气体入口管。再生剂的流量由再 生滑阀调节，取热量由松动或流化气体调节，不用单独设置滑阀。\n对设置两个再生器的两段再生催化裂化装置，将再生剂输送管路取热器 的安装位置靠近第二再生器，在完成取热任务的同时，还可以起到脱气罐的作 用。即采用本发明的取热方式，可以省掉现行两段再生装置普遍采用的脱气 罐，或者在脱气罐内安装取热管，将其改造成取热器。\n如果在再生斜管上安装再生剂输送管路取热器受安装空间，压力平衡等 条件限制，也可以将取热器安装在再生剂向上输送的路段，即预提升段。在该 处安装取热器，可使预提升段加长，改善催化剂的流化，改善油剂接触状态。\n本发明的重油催化裂化再生剂输送管路取热方法，其特征在于在再生剂 输送管路上设置取热器，取热后的再生催化剂进入提升管反应器与原料油接 触反应。\n方案之一是：在再生斜管2上设置一个取热器壳体3，将取热套管15植入 其中，形成取热器，取热套管15与热的再生剂接触取热。根据取热器壳体3的 体积大小和取热量多少，可以在取热器壳体3中植入两个以上的取热套管 15。所说的再生斜管2直接引自再生器1、17。\n方案之二是：将取热套管27植入脱气罐21中，形成取热器，取热套管27 与热的再生剂接触取热。根据取热脱气罐21的体积大小和取热量多少，可以 在脱气罐21中植入两个以上的取热套管27，形成取热器，取热套管27与热的 再生剂接触取热。\n方案之三是：将取热套管35植入提升管反应器预提升段32中，形成取热 器，取热套管35与热的再生剂接触取热，取热后的再生剂加入提升管反应器 的反应段，与原料油接触反应。根据入提升管反应器预提升段32体积大小和 取热量多少，可以在提升管反应器预提升段32中植入两个以上的取热套管 35，取热套管35与热的再生剂接触取热，取热后的再生剂加入提升管反应器 的反应段，与原料油接触反应。\n本发明结合附图作进一步描述：\n图1是再生剂输送管取热方法的示意图。图中：(1)再生器，(2)再生斜管， (3)取热器壳体，(4)松动气入口，(5)再生滑阀，(6)预提升段，(7)预提升 气，(8)分配器，(9)进料喷嘴，(10)提升管，(11)主风，(12)主风分布管，(13)冷 却水入口，(14)水蒸汽出口，(15)取热套管，(16)待生斜管。这种取热方法将 取热器安装在再生斜管(2)上，再生剂通过再生斜管(2)进入取热器(3)，再 经再生斜管(2)，再生滑阀(5)进入提升管反应器预提升段(6)。多组取热套管 (15)安装在取热器壳体(3)内，冷却水由(13)进入，发生的蒸气由出口管(14) 排出。松动气由(4)进入取热器底部，保证再生剂流动顺畅，起到一个松动 点的作用。如果需要的松动气量大，可在取热器顶部设置一条管路，将其返 回再生器。\n图2是本发明适用于带后置烧焦罐两段再生装置的取热方式示意图。图 中：(17)第二再生器，(18)来自第一再生器的半再生催化剂，(19)主风，(20)烟 气，(21)脱气罐，(22)催化剂进入管，(23)烟气返回管，(24)流化风，(25)再生 斜管，(26)再生催化剂，(27)取热套管，(28)冷却水入口，(29)水汽出口。为 使再生催化剂含碳量达到0.05％以下，第二再生器(17)的设计温度应达到760 ℃以上。将再生剂输送管路上的设置了取热套管(27)的脱气罐(21)安装在 第二再生器(17)的外侧，不但可以起到取热器的作用，而且还起到脱气罐的作 用。所以，应用本发明，可以省去两段再生装置的脱气罐，或者在现有脱气罐 内安装取热套管，将脱气罐改造成为再生剂输送管路取热器。\n图3是本发明的另一种实现方式。图中：(30)再生剂入口，(31)再生斜 管，(32)提升管反应器预提升段，(33)提升气，(34)分布器，(35)取热套管，(36) 冷却水入口，(37)水蒸汽出口，(38)提升管反应器，(39)进料喷嘴。提升管反 应器预提升段(32)的作用是消除再生剂流向的影响和向进料段提供均匀的再 生剂流。本发明将再生剂输送管路取热器(32)安装在再生剂向上输送的管段 ---预提升段(32)的底部，再生剂在提升风的作用下向上流经取热器(32)，多 组取热套管(35)中的冷却水(36)吸热汽化，使再生剂降温，蒸气由水蒸汽出口 (37)排入蒸汽管网。提升气(33)通过分配器(34)使再生剂转向向上流动并加 速，开始阶段返混严重，这正有利于再生剂与冷却之间的热量传递。这种取热 方式可以不受压力平衡和安装空间的限制，适用范围较广。\n本发明提供的三种实现方式，只要求对装置稍加改造，投资少，效益高，对 重油催化裂化的技术进步将产生深远影响。\n本发明相比现有技术有如下优点：\n1、本发明在再生剂输送管路上取热，在不降低再生温度的条件下，靠降低 再生催化剂温度，使剂油比成为独立可调变量。在相同提升管混合温度下， 可提高剂油比，提高原料预热温度。\n2、再生温度不受剂油比和原料预热温度的制约，再生温度可以提高，有利 于高效再生，并起到钝化重金属的作用。高再生温度使烟气带出热量增多， 取热量减少。\n3、因再生剂温度降低，使催化裂化过程热反应减少，再生剂在提升管予提 升段的水热失活减轻。\n4、高再生温度、高剂油比特别适用于超稳分子筛催化剂的应用。\n5、与混合温度控制技术、注终止剂等技术相比，本发明没有直接参与化学 反应，并且取热温位高，热量利用更加合理。\n6、本发明提出的取热方式不需安装滑阀。\n7、本发明可以起到防止再生器超温的作用。\n8、使用本发明，并不影响其它技术的使用，如与现行密相段取热技术、终 止剂注入技术共同使用，效果更好。\n                        实施例1\n在小型提升管催化裂化装置上验证本发明的效果。原料油为大庆减三线 馏分油掺15％大庆减压渣油；催化剂为兰州炼油化工总厂催化剂分厂生产的 LCS-7和LC-7混合工业平衡剂，反应温度为500℃，再生温度700℃，质量空 速为20/h；原料预热温度为300℃。实验1采用本发明的操作方案，即低再 生剂温度、大剂油比；实验2采用现有技术的操作方案，即再生剂温度与再 生温度相同、小剂油比。实验结果列于表1。 表1 序号      操作条件               产品分布，m％         轻油收率     选择性m/m\n再生剂温度，℃剂油比  气体  汽油  柴油  重油  焦炭    m％      (汽油/焦炭) 1       670        6.6    19.3  51.0  15.1   9.3  4.5    66.9         11.3 2       700        5.8    23.4  50.6  14.3   6.4  5.1    64.9          9.7\n由实施例1的实验结果看出，采用本发明的操作方案，将剂油比从5.8提高 至6.6时，可使气体产率降低，轻油收率提高，焦炭产率下降，选择性提高，效 果非常明显。\n                        实施例2\n在小型提升管催化裂化实验装置上验证采用本发明后原料预热温度提高 的效果。原料油为大庆减压馏分油掺50％(m)减压渣油；催化剂为长岭催化剂 厂生产的CC-15；反应温度为485℃剂油比5.8；质量空速为10/h。原料预热 温度由取热器调节再生剂温度来调节，实验结果见表2。 表2 序号  原料预热温度        产品分布，m％         轻油收率  选择性m/m\n       ℃      气体  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       5.95 4          250     12.86 41.17 18.74 18.15 8.54  60.45       4.89 5          200     14.19 39.50 16.46 20.86 8.99  55.96       4.39\n采用本发明，可有效改善现有催化裂化装置普遍存在的原料预热温度偏 低这一不利现状。由实验结果看出，采用高的原料预热温度是极为有利的，气 体和焦炭产率下降，轻油收率升高，选择性变好；而采用较低的原料预热温度， 由于重质原料雾化效果变差，使产品分布变差。\n                       实施例3\n将实施例1的再生剂进行定碳对比分析，采用本发明的再生剂定碳值为 0.083％(m)，而采用现有技术的再生剂定碳值为0.112％(m)，这是再生温度不 同而导致的结果。显然，本发明使再生剂含碳量下降，再生剂活性提高。\n                       实施例4\n处理量为60万吨/年大庆常渣催化裂化装置，回炼比为0.1，反应温度510 ℃，再生温度750℃，原料预热温度165℃，剂油比4.25。表3列出采用本发明 后因再生剂温度降低而引起的剂油比、原料预热温度的变化情况。\n表3 再生剂温度，℃       剂油比       原料预热温度，℃       750                4.25            165(现有技术)    740                4.46            192    730                4.70            215    720                4.96            237    710                5.25            260    700                5.58            275    690                5.95            295    680                6.37            315    670                6.87            335    660                7.44            360    650                8.62            385\n从以上结果看出，在再生温度保持750℃的情况下，将再生剂温度降低100 ℃，即可使剂油比提高到8.62，原料预热温度提高385℃。若按现行取热技术， 要想使剂油比和原料预热温度达到上述水平，就需要将再生器的烧焦温度降 低到650℃，这显然会影响烧焦效果。可见，采用本发明，会使反再系统的操作 趋于合理与优化。\n                           实施例5\n再生剂输送管路取热器的工艺设计数据：\n热负荷                       6400kw\n再生剂入口温度               750℃\n再生剂出口温度               710℃\n蒸气压力                     4.2MPa\n总传热系数                   370-460w/m2.℃\n传热面积                     30m2\n单元取热套管面积             3m2\n取热管数                     10\n取热管长度                   4m    \n以上数据说明，将再生剂输送管路取热器安装在再生斜管上，采用10根4 米长的取热套管，取热负荷能达到6400kw，再生剂温度降低40℃，既平衡了两 器的过剩热量，又优化了反再系统的操作。