Способ и устройство для каталитического крекинга

Изобретение относится к каталитическому крекингу нефтяного углеводородного сырья. Изобретения касается способа каталитического крекинга, включающего смешение регенерированного катализатора, поступающего в зону предварительного подъема (VIII), с нефтяным сырьем и подачу в зону (I) реакции нефтяного сырья для проведения реакции каталитического крекинга; перемещение катализатора и нефтяного газа вверх в зону (III) сепарации катализатора, где часть катализатора отделяется и проходит в отпарную зону для регенерируемого катализатора (V, VII); не отделенный катализатор и нефтяной газ вместе продолжают перемещаться вверх и затем смешиваются в зоне (II) повторной реакции нефтяного газа с регенерированным катализатором, поступающим в зону (IV) дополнительного распределения катализатора, и нефтяной газ участвует в повторной каталитической реакции; затем нефтяной газ и катализатор в лифт-реакторе разделяются в отстойнике (VI), регенерируемый катализатор в зоне (I) реакции нефтяного сырья и зоне (II) повторной реакции нефтяного газа поступают в регенератор (13) после десорбционной обработки паром в отпарной зоне для регенерируемого катализатора, чтобы реактивироваться. Изобретение также касается устройства для каталитического крекинга. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для каталитического крекинга и, в частности, к способу и устройству для каталитического крекинга нефтяного углеводородного сырья, который охватывает область техники, относящейся к нефтехимической промышленности.

Уровень техники

Устройство каталитического крекинга является главным устройством для получения бензина, и основную часть автомобильного бензина во всем мире обеспечивают установки каталитического крекинга, а для традиционного каталитического крекинга используют лифт-реакторы.

Самый большой недостаток существующих лифт-реакторов заключается в том, что вертикальная труба является слишком длинной. Активность катализатора на выходе из вертикальной трубы составляет лишь одну треть от исходной активности катализатора. Поэтому, активность и селективность катализатора значительно снижается в последней половине лифт-реактора, так что процесс катализа ухудшается, и увеличивается протекание реакций термического крекинга и других отрицательных побочных реакций. Это не только ограничивает увеличение конверсии за однократный проход сырья, но также одновременно обеспечивает содержание олефина в крекированном бензине до 45% или больше, что далеко от соответствия требованиям нового стандарта на бензин. При снижении активности катализатора селективность каталитической реакции неизбежно снижается и, естественно, возрастает доля побочных реакций.

Чтобы улучшить конверсию за однократный проход в каталитическом процессе, ключевая проблема заключается в увеличении каталитической активности в последней половине существующего лифт-реактора. Китайская патентная заявка № 99213769.1 раскрывает двухступенчатое, последовательно соединенное устройство для каталитического крекинга, которое включает две каталитические крекинг-установки одинаковой конструкции, вертикально перекрывающиеся друг с другом. При вертикальном перекрывании устройств реакции и регенерации одного над другим данная технология обеспечивает интенсификацию процесса каталитического крекинга в традиционной вертикальной трубчатой печи за счет сокращения продолжительности контакта сырья с катализатором, что улучшает эффективную активность и селективность катализатора. Однако предложенный в данной патентной заявке способ просто ограничивается теорией и не содержит способа воплощения работы. Осуществление данного способа соответствует установке двух вертикально перекрывающихся реакторно-регенераторных устройств для каталитического крекинга с более высокой конверсией, таким образом, менее вероятно его осуществление.

Китайская патентная заявка № 001122845.5 раскрывает двухступенчатый процесс каталитического крекинга минерального масла следующим образом. Сначала осуществляют контакт и взаимодействие минерального масла с катализатором крекинга в первом реакторе, и образованный таким образом нефтяной газ направляют во второй реактор с осуществлением контакта и взаимодействия с катализатором, содержащим цеолит с пятичленным кольцом и высоким содержанием диоксида кремния, и полученный таким образом нефтяной газ затем направляют в ректификационную колонну для разделения. Катализаторы в двух реакторах являются различными по составу и свойствам в данном способе. Хотя селективность продукта во втором реакторе увеличивается за счет осуществления контакта прореагировавших нефтяного газа в первом реакторе со свежим катализатором во втором реакторе, два типа катализаторов и два параллельно расположенные реакторно-регенераторные системы приводят к увеличению капиталовложений.

Китайская патентная заявка № 00134054.9 раскрывает новый метод каталитического крекинга с использованием двухступенчатой вертикальной трубчатой печи, в которой вертикальная трубчатая печь разделена на верхнюю ступень и нижнюю ступень. Катализатор на первой ступени поступает из регенератора, и после окончания реакции в первом сегменте катализатор и нефтяной газ разделяются в промежуточном сепараторе, расположенном в конце первой ступени, и только нефтяной газ продолжает поступать на вторую реакционную стадию для взаимодействия, катализатор на второй стадии реакции представляет регенерированный катализатор из регенератора, который подвергается теплообмену во внешнем теплообменнике. Данный способ обеспечивает продолжение контакта и взаимодействия высоко активного и охлажденного низкотемпературного регенерированного катализатора с нефтяным газом на второй стадии реакции (т.е. в последней половине вертикальной трубчатой печи), в результате чего каталитическая активность на второй стадии и конверсия при однократном прохождении улучшаются. Однако в данном методе катализатор, отделенный на первой стадии, обязательно подвергают десорбционной обработке паром перед введением в регенератор, и одновременно регенерированный катализатор должен быть направлен вверх транспортирующей средой, чтобы обеспечить поступление на вторую стадию, и как пар для десорбции, так и транспортирующая среда будут неизбежно входить в вертикальную трубчатую печь на вторую стадию, что неизбежно повлияет на реакции на второй стадии; если количество пара для десорбционной обработки ограничено, то оно будет влиять на эффект десорбционной обработки и далее будет влиять на операцию регенерации; кроме того, разница по высоте от нижнего внешнего теплообменника до входа на вторую стадию достигает десятков метров, и существует необходимость в большом количестве транспортирующей среды, и, следовательно, больших энергозатратах, и существенно возрастут капиталовложения, так как в данном способе требуется два отстойника и две отпарные секции.

Краткое изложение сущности изобретения

Поэтому, чтобы решить указанную выше проблему, целью настоящего изобретения является разработка нового способа каталитического крекинга, который не только улучшает состав суммарного продукта и качество продукта, но также может снизить технологические затраты и упростить техническое осуществление.

Целью настоящего изобретения далее является разработка устройства для каталитического крекинга, применимого в вышеупомянутом способе каталитического крекинга.

Чтобы достичь поставленной цели, настоящее изобретение сначала обеспечивает способ каталитического крекинга, при котором реакцию каталитического крекинга проводят в реакторно-регенераторном устройстве, включающем реакторную часть, оснащенную лифт-реактором, и регенераторную часть, включающую регенератор,

где реакторная часть состоит из лифт-реактора, отпарной зоны для десорбционной обработки паром регенерируемого катализатора и отстойника; лифт-реактор включает зону предварительного подъема, зону реакции сырья, зону отделения катализатора, зону дополнительного распределения катализатора и зону повторной реакции нефтяного газа от нижней до верхней части; зона отделения катализатора расположена на выходе из зоны реакции сырья; предусмотрен проход между зоной отделения катализатора и зоной повторной реакции нефтяного газа, периферическая часть прохода представляет зону дополнительного распределения катализатора;

где в регенераторе предусмотрена первая нижняя зона регенерации, промежуточная зона кипящего слоя плотной фазы и верхняя зона отстоя для отделения разбавленной фазы катализатора от нижней части до верхней; первая зона регенерации может быть отделена от промежуточной зоны кипящего слоя плотной фазы с помощью перегородки (например, перегородки с проходами);

где регенерированный катализатор из области кипящего слоя плотной фазы в середине регенератора поступает в зону предварительного подъема и зону дополнительного распределения катализатора следующим образом, соответственно:

поступает в зону предварительного подъема: регенерированный катализатор, прямо входящий вниз зоны предварительного подъема (которая расположена ниже сопла зоны реакции нефтяного сырья лифт-реактора) под действием силы тяжести, или поступает (при протекании вниз под действием силы тяжести) в зону предварительного подъема под действием силы тяжести после охлаждения (возможно обеспечить введение регенерированного катализатора под действием силы тяжести в терморегулятор катализатора или охладитель для охлаждения), или регенерированный катализатор и регенерированный катализатор после охлаждения одновременно поступают в зону предварительного подъема по двум отдельным проходам (введение может быть осуществлено при течении вниз под действием силы тяжести);

поступает в зону дополнительного распределения катализатора: регенерированный катализатор, входящий в область дополнительного распределения катализатора (нет необходимости транспортировать регенерированный катализатор с помощью среды, он может прямо протекать вниз в область дополнительного распределения катализатора по стояку под действием силы тяжести) под действием силы тяжести после охлаждения (можно обеспечить введение регенерированного катализатора в терморегулятор катализатора для охлаждения под действием силы тяжести);

где реакция каталитического крекинга протекает следующим образом:

обеспечивают контакт и смешение регенерированного катализатора, поступившего в зону предварительного подъема, с предварительно нагретым реакционным нефтяным сырьем и протекание вверх вдоль лифт-реактора в зону реакции нефтяного сырья с осуществлением реакции каталитического крекинга;

катализатор и нефтяной газ (реакторный нефтяной газ), образовавшийся при реакции каталитического крекинга, протекают вверх в зону отделения катализатора, часть катализатора отделяется тангенциально с помощью внешнего вихревого потока газ-твердое вещество и протекает вниз под действием силы тяжести в отпарную зону для регенерируемого катализатора, оставляя часть катализатора в нефтяном газе (реакторном нефтяном газе), катализатор, который не был отделен, и нефтяной газ (реакторный нефтяной газ), продолжают стекать вниз и смешиваются с регенерированным катализатором, который вошел в зону дополнительного распределения катализатора, и совместно поступают в зону повторной реакции нефтяного газа (или совместно поступают в зону повторной реакции нефтяного газа для смешения) с осуществлением повторной каталитической реакции нефтяного газа; после окончания повторной каталитической реакции нефтяной газ и катализатор в лифт-реакторе претерпевают разделение системы газ-твердое вещество в отстойнике, нефтяной газ поступает в систему фракционирования по транспортной трубе для нефтяного газа, регенерируемый катализатор в зоне реакции нефтяного сырья и зоне повторной реакции нефтяного газа поступает в регенератор (по вертикальной трубе для катализатора) для восстановления активности после проведения десорбционной обработки паром в отпарной зоне для регенерируемого катализатора.

В описанном выше способе каталитического крекинга, предложенном в настоящем изобретении, предпочтительно условия реакции в зоне реакции нефтяного сырья регулируются следующим образом: температура реакции 510-550°С, продолжительность контакта 0,4-0,8 с и средний расход нефтяного газа 5,0-20 м/с. Более предпочтительно температуру реакции поддерживают при 520-540°С.

В рассмотренном выше способе каталитического крекинга, предложенном в настоящем изобретении, предпочтительно температура или температура смешения регенерированного катализатора в зоне предварительного подъема регулируется на уровне 620-700°С.

В рассмотренном выше способе каталитического крекинга, предложенном в настоящем изобретении, предпочтительно температуру охлаждения регенерированного катализатора (регулируемую регулятором температуры для регенерированного катализатора), который поступает в зону дополнительного распределения катализатора, регулируют на уровне 490-650°С. Более предпочтительно температуру регулируют при 530-600°С.

В рассмотренном выше способе каталитического крекинга, предложенном в настоящем изобретении, предпочтительно в реакции каталитического крекинга, которая направлена в сторону образования бензина и дизельного топлива (реакция каталитического крекинга, направленная на получение качественного масла), температуру реакции в зоне повторной реакции нефтяного газа регулируют при 490-515°С, а продолжительность контакта регулируют при 0,6-1,2 с; в реакции каталитического крекинга, которая направлена в сторону образования олефина с низким числом атомов углерода (реакция каталитического крекинга, направленная на химическую технологию), температуру реакции в зоне повторной реакции нефтяного газа регулируют при 530-630°С, а продолжительность контакта регулируют при 1,0-2,0 с.

В рассмотренном выше способе каталитического крекинга другие углеводородные компоненты, такие как рециркуляционное масло, также могут поступать в зону реакции исходного нефтяного сырья или зону повторной реакции нефтяного газа и участвовать в каталитическом крекинге, и может быть предусмотрена охлаждающая среда в зоне повторной реакции нефтяного газа для регулирования продолжительности контакта в зоне повторной реакции нефтяного газа. В частности, можно подавать рециркуляционное масло и исходное минеральное масло в зону реакции нефтяного сырья или подавать рециркуляционное масло в зону повторной реакции нефтяного газа, предпочтительно подавать рециркуляционное масло в зону повторной реакции нефтяного газа; может быть предусмотрена гибкая система подачи сырья, как указано; подача отдельного нефтяного сырья или подача нефтяного сырья в нижней части зоны реакции нефтяного сырья, и подача рециркуляционного масла в подходящем положении в верхней части порта ввода нефтяного сырья; или подача нефтяного сырья в зону реакции нефтяного сырья и подача рециркуляционного масла в зону повторной реакции нефтяного сырья, и методы подачи могут быть конкретно выбраны в зависимости от свойств исходных материалов, технологических требований; соответственно, может быть предусмотрен один или нескольких рядов форсунок для впрыска сырья в подходящих положениях лифт-реактора, который может быть специально отрегулирован с учетом свойств исходных материалов или технологических требований, чтобы соответствовать требованиям к изменениям исходных материалов.

В рассмотренном выше способе каталитического крекинга, предложенном в настоящем изобретении, предпочтительно расход газа в первой зоне регенерации регенераторной части поддерживают при 1,5-3,0 м/с.

В рассмотренном выше способе каталитического крекинга, предложенном в настоящем изобретении, предпочтительно регенерируемые катализаторы в зоне реакции нефтяного сырья и зоне повторной реакции нефтяного газа лифт-реактора, делят отпарную зону или снабжены, соответственно, отпарными зонами; причем прошедший десорбционную обработку катализатор поступает в регенератор для регенерации по вертикальной трубе. Вертикальная труба расположена между отпарной зоной (зоной десорбционной обработки) и регенератором, и обычно соединена с нижней частью регенератора.

В рассмотренном выше способе каталитического крекинга, предложенном в настоящем изобретении, предпочтительно часть регенерируемого катализатора, который провзаимодействовал в зоне повторной реакции нефтяного газа, возвращается в зону повторной реакции нефтяного газа под действием силы тяжести и циркулирует в зоне повторной реакции нефтяного газа, что увеличивает производственные ресурсы катализатора в зоне повторной реакции нефтяного газа или снижает объемную скорость реакции.

В рассмотренном выше способе каталитического крекинга, предложенном в настоящем изобретении, предпочтительно количество регенерируемого катализатора в зоне реакции нефтяного сырья лифт-реактора, которое поступает в зону повторной реакции нефтяного газа, регулируется в соответствии с содержанием углерода в катализаторе в зоне повторной реакции нефтяного газа; причем 5-40% регенерируемого катализатора в зоне реакции нефтяного сырья поступает в зону повторной реакции нефтяного газа. Более предпочтительно 15-25% регенерируемого катализатора в зоне реакции нефтяного сырья поступает в зону повторной реакции нефтяного газа.

Настоящее изобретение также относится к устройству для каталитического крекинга, применимого в способе каталитического крекинга, предложенном в настоящем изобретении, устройство для каталитического крекинга включает лифт-реактор, отстойник, установленный в верхней части лифт-реактора, отпарную зону и регенератор, который соединен с лифт-реактором трубопроводом,

где лифт-реактор снабжен зоной предварительного подъема, зоной реакции нефтяного сырья и зоной повторной реакции нефтяного газа от нижней части до верхней, и предусмотрен сепаратор катализатора за пределами выхода из зоны реакции нефтяного сырья; зона повторной реакции нефтяного газа предусмотрена над отпарной зоной, и отпарная зона и зона реакции нефтяного сырья расположены коаксиально или параллельно;

где предусмотрен регенератор коаксиально с нижней первой зоной регенерации, промежуточная зона кипящего слоя из плотной фазы и верхняя зона отстоя для отделения разбавленной фазы катализатора, которые все расположены коаксиально, и предусмотрена перегородка между первой зоной регенерации и зоной кипящего слоя из плотной фазы, и первая зона регенерации имеет высоту 18-26 см;

где устройство для каталитического крекинга дополнительно включает регулятор температуры или охладитель регенерированного катализатора; предусмотрена впускная труба регенерированного катализатора между регулятором температуры или охладителем катализатора и областью кипящего слоя плотной фазы регенератора, и предусмотрена транспортная труба для низкотемпературного регенерированного катализатора между регулятором температуры или охладителем катализатора и лифт-реактором, а на трубопроводе низкотемпературного регенерированного катализатора установлен золотниковый клапан;

где предусмотрена распределительная плита, оснащенная отверстиями или проходами, в нижней части зоны повторной реакции нефтяного газа лифт-реактора, и коммуникационный порт (которым транспортная труба для низкотемпературного регенерированного катализатора соединена с зоной повторной реакции нефтяного газа) расположен на боковой стенке зоны повторной реакции нефтяного газа, и зона между коммуникационным портом и распределительной плитой представляет зону дополнительного распределения катализатора, а зона между выходом из зоны реакции нефтяного сырья и распределительной плитой представляет зону отделения катализатора; или предусмотрены верхняя перегородка и нижняя перегородка в нижней части зоны повторной реакции нефтяного газа, каждая из которых оснащена проходом, причем нижняя перегородка оснащена восходящим проходом (для подъема потоков катализатора и нефтяного газа) из зоны реакции нефтяного сырья, а верхняя перегородка оснащена восходящим проходом (для подъема потока в зону реакции нефтяного сырья и дополнительного потока охлажденного катализатора), соединяющимся с зоной повторной реакции нефтяного газа, а зона между верхней и нижней перегородками и внешними проходами представляет дополнительную зону распределения катализатора, транспортная труба для низкотемпературного регенерированного катализатора соединена с зоной дополнительного распределения катализатора коммуникационным портом, расположенным на боковой стенке зоны дополнительного распределения катализатора, и зона между выходом из зоны реакции нефтяного сырья и нижней перегородкой представляет зону отделения катализатора; и

где предусмотрена труба для слива катализатора между отстойником и отпарной зоной, и предусмотрен золотниковый клапан на трубе для слива катализатора; или предусмотрена вторая отпарная секция в зоне повторной реакции нефтяного газа, и вторая отпарная секция и зона повторной реакции нефтяного газа расположены коаксиально или параллельно.

В рассмотренном выше устройстве для каталитического крекинга, предложенном в настоящем изобретении, предпочтительно предусмотрен трубопровод циркуляции катализатора между отстойником и зоной повторной реакции нефтяного газа или между второй отпарной секцией и зоной повторной реакции нефтяного газа, а золотниковый клапан предусмотрен на трубопроводе циркуляции катализатора, обеспечивающий возврат части регенерируемого катализатора, который провзаимодействовал в зоне повторной реакции нефтяного газа, в зону повторной реакции нефтяного газа.

В рассмотренном выше устройстве для каталитического крекинга, предложенном в настоящем изобретении, предпочтительно число и площадь поперечного сечения отверстий или проходов, предусмотренных в распределительной плите, сконструированы конкретно с учетом возможности регулирования линейной скорости нефтяного газа при 20-30 м/с, то есть, число и площади поперечного сечения отверстий или проходов в распределительной плите выбирают так, чтобы они соответствовали требованиям к линейной скорости нефтяного газа 20-30 м/с.

В настоящем изобретении конструкция регулятора температуры катализатора или охладителя может гибко обеспечить регулировку температуры катализатора, поступающего в лифт-реактор, и предпочтительно выбирают устройство для охлаждения катализатора согласно CN ZI 200920223355.1 для конструкции внутренней части регулятора температуры катализатора, полное содержание которой введено в настоящий документ в порядке ссылки; кроме того, предусмотрены соответствующие газораспределители в соответствующих зонах отпарной секции, распределительные плиты, зона дополнительного распределения катализатора и регулятор температуры катализатора и т.п., по требованию.

Техническое решение по настоящему изобретению воплощается следующим образом: подлежащий регенерации катализатор из регенератора контактирует и взаимодействует с предварительно нагретыми сырьевыми материалами, и реакционная смесь проходит вверх вдоль реактора и попадает в зону отделения катализатора, и часть провзаимодействовавшего катализатора, подлежащего регенерации, отделяется и поступает в отпарную секцию, а остальные реагенты продолжают двигаться вверх и поступают в зону повторной реакции нефтяного газа с осуществлением повторной каталитической реакции после смешения с частью регенерированного катализатора, чья температура снижена до соответствующего значения регулятором температуры катализатора; после окончания реакции нефтяной газ и катализатор поступают в отстойник для осаждения частиц, нефтяной газ входит в систему фракционирования через патрубок для нефтяного газа, а катализатор поступает в отпарную секцию для десорбции и возврата в регенератор для регенерации после десорбционной обработки паром.

Техническое решение по настоящему изобретению имеет следующие положительные эффекты:

1. Поскольку высокоактивный и низкотемпературный регенерированный катализатор дополнительно поступает в зону повторной реакции нефтяного газа, каталитическая активность и селективность реакции во всем лифт-реакторе в целом улучшаются, и тепловые реакции эффективно ингибируются, так что общий выход жидкой фазы в реакции повышается на 1,0% или больше.

2. Регенерируемый катализатор в зоне реакции нефтяного сырья сначала отделяют перед поступлением в зону повторной реакции нефтяного газа и, поэтому, отношение регенерируемого катализатора, поступающего в зону повторной реакции нефтяного газа, к дополнительному катализатору, подлежащему регенерации, входящему в зону повторной реакции нефтяного газа, можно регулировать. В целом, достигается регулирование расхода катализатора и активности катализатора в зоне повторной реакции нефтяного газа, в результате чего достигается цель улучшения распределения и качества продукта.

3. Вследствие конструкции реакторно-регенераторного устройства, как подъем входящих потоков в секции предварительного подъема, так и зона дополнительного распределения катализатора реактора, куда поступает регенерированный катализатор, ниже, чем подъем на выходе из регулятора температуры регенерированного катализатора, из которого выгружают регенерированный катализатор, и катализатор естественным образом претерпевает гравитационное отделение и вводится в зону предварительного подъема и зону дополнительного распределения катализатора, соответственно, без необходимости использования среды для вертикального транспорта катализатора;

4. Установка второй отпарной секции позволяет регенерировать катализатор, подлежащий регенерации, после реакции крекинга в зоне реакции нефтяного сырья и катализатор, подлежащий регенерации, после реакции крекинга в зоне повторной реакции нефтяного газа, после отпаривания в секции отпаривания и второй секции отпаривания, соответственно, и устанавливать различные условия отпаривания в зависимости от требований процесса, в пользу работы устройства.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлена схема конструкции устройства для каталитического крекинга по варианту 1 осуществления изобретения;

На фиг.2 представлена схема конструкции устройства для каталитического крекинга по варианту 2 осуществления изобретения;

На фиг.3 представлена схема конструкции устройства для каталитического крекинга по варианту 3 осуществления изобретения;

На фиг.4 представлена схема конструкции устройства для каталитического крекинга по варианту 4 осуществления изобретения;

На фиг.5 представлена схема конструкции устройства для каталитического крекинга по варианту 5 осуществления изобретения;

На фиг.6 представлена схема конструкции устройства для каталитического крекинга по варианту 6 осуществления изобретения.

Объяснение номеров позиций основных компонентов:

1. Сырьевая форсунка

2. Распределительная плита

3. Проход в перегородке

4. Сепаратор катализатора

6. Сливная труба для катализатора

7. Отпарная секция

8. Выводной патрубок для нефтяного газа

9, 10 Стояк для отходящего потока

11. Вторая отпарная секция

12. Циркуляционный трубопровод для катализатора

13. Регенератор

14. Выводной патрубок отработанного газа

15, 16 Стояк для регенерированного катализатора

17. Первая зона регенерации

18. Зона кипящего слоя плотной фазы

19. Зона отстоя для осаждения катализатора

20. Перегородка

21. Регулятор температуры катализатора

22. Трубопровод для низкотемпературного регенерированного катализатора

23. Трубопровод ввода регенерированного катализатора

24. Коммуникационный порт

I. Зона реакции нефтяного сырья

II. Зона повторной реакции нефтяного газа

III. Зона отделения катализатора

IV. Зона дополнительного распределения катализатора

V, VII Зона отпаривания катализатора, подлежащего регенерации

VI. Отстойник

VIII. Секция предварительного подъема.

Подробное описание изобретения

Чтобы понять технические отличительные признаки, цель и положительные эффекты настоящего изобретения более четко, техническое решение по настоящему изобретению объяснено подробно следующим образом. Данные объяснения, однако, не следует трактовать как ограничивающие объем притязаний настоящего изобретения.

Вариант 1 осуществления изобретения

Данный вариант осуществления изобретения относится к устройству для каталитического крекинга (реакторно-регенераторному устройству), конструкция которого показана на фиг.1, и устройство включает реакторную часть, включающую лифт-реактор, отпарную секцию и отстойный аппарат VI; и регенераторную часть, включающую регенератор и регулятор температуры катализатора или охладитель; где

лифт-реактор разделен на секцию VIII предварительного подъема, зону I реакции нефтяного сырья, зону III осаждения катализатора и зону II повторной реакции нефтяного газа, от нижней части к верхней;

где сырьевая форсунка 1 предусмотрена на боковой стенке нижней части зоны I реакции нефтяного сырья и сепаратор 4 катализатора предусмотрен на выходе из зоны I реакции нефтяного сырья, и отпарная секция 7 (т.е. зона V десорбционной обработки катализатора, подлежащего регенерации,) предусмотрена вне зоны I реакции нефтяного сырья, а отпарная секция 7 и зона I реакции нефтяного сырья расположены коаксиально;

где лифт-реактор дополнительно оснащен второй отпарной секцией 11 (зоной VII десорбционной обработки катализатора, подлежащего регенерации), которая расположена коаксиально зоне II повторной реакции нефтяного газа;

где зона II повторной реакции нефтяного газа расположена над отпарной секцией 7, и предусмотрены верхняя разделительная перегородка и нижняя разделительная перегородка в нижней части зоны II повторной реакции нефтяного газа, каждая из которых снабжена проходом 3 через разделительную перегородку, т.е. проходом между зоной III осаждения катализатора и зоной II повторной реакции нефтяного газа, и периферия прохода 3 разделительной перегородки представляет дополнительную зону IV распределения катализатора;

где отстойник VI расположен в верхней части отпарной секции 7 и оснащен выходным патрубком 8 для нефтяного газа;

где регенератор 13 регенерационной части расположен коаксиально с нижней первой регенерационной зоной 17, промежуточной зоной 18 с кипящим слоем плотной фазы и верхней зоной 19 осадительного разделения катализатора из разбавленной фазы, и разделительная перегородка 20 предусмотрена между первой регенерационной зоной 17 и зоной 18 с кипящим слоем плотной фазы; выходной патрубок 14 для отходящего газа предусмотрен в верхней части регенератора 13 для вывода отходящего газа из регенератора 13;

где трубопровод 23 ввода регенерированного катализатора предусмотрен между регулятором 21 температуры катализатора и зоной 18 кипящего слоя плотной фазы регенератора 13, и трубопровод 22 для транспортировки низкотемпературного регенерированного катализатора предусмотрен между регулятором 21 температуры катализатора и дополнительной зоной IV распределения катализатора лифт-реактора, и золотниковый клапан предусмотрен на трубопроводе 22 транспортировки низкотемпературного регенерированного катализатора, и трубопровод 22 для транспортировки низкотемпературного регенерированного катализатора связан с дополнительной зоной IV распределения катализатора коммуникационным портом 24, установленным на боковой стенке зоны IV дополнительного распределения катализатора;

где нижняя часть зоны VIII предварительного подъема соединена с зоной 18 кипящего слоя плотной фазы в регенераторе 3 стояком 15 для регенерированного катализатора, а нижняя часть отпарной секции 7 соединена с нижней частью регенератора 13 стояком 9 для отработанного материала, и нижняя часть второй отпарной секции 11 соединена с нижней частью регенератора 13 стояком 10 для отработанного материала.

В настоящем изобретении принцип устройства регулятора 21 температуры катализатора тот же, что и охладителя катализатора, однако задачей установки регулятора 21 температуры катализатора является регулировка температуры регенерированного катализатора, и катализатор, температура которого отрегулирована регулятором 21 температуры катализатора, поступает в реактор и участвует в каталитической реакции; задачей установки охладителя катализатора является отбор избытка тепла реакторно-регенераторной системы вместо регулирования температуры регенерированного катализатора, и катализатор, охлажденный в охладителе катализатора, возвращается вновь в регенератор. Задача установки регулятора температуры катализатора в вариантах осуществления изобретения, рассмотренных ниже, аналогична, и нет необходимости пояснять ее в каждом отдельном случае.

Настоящий вариант осуществления изобретения также относится к способу каталитического крекинга, осуществленному с использованием вышерассмотренного устройства для каталитического крекинга и включающему следующие стадии:

регенерированный катализатор с температурой 690°С или близкой из зоны 18 кипящего слоя плотной фазы, протекает в секцию VIII предварительного подъема по стояку 15 для регенерированного катализатора; входит в зону I реакции нефтяного сырья лифт-реактора после смешения с тяжелым маслом, распыленным сырьевой форсункой 1 и предварительно нагретым до 220°С, протекает вверх по зоне 1 реакции нефтяного сырья и постоянно взаимодействует при продолжительности контакта 0,8 с и температуре реакции 520°С;

реакционная смесь, протекающая вверх, предназначена для разделения в сепараторе 4 для катализатора, и отделенный катализатора поступает в регенератор 13 по стояку 9 для отработанного материала для регенерации после прохождения десорбционной обработки в отпарной секции 7, нефтяной газ и катализатор без разделения поступают вверх в зону II повторной реакции нефтяного газа через проход 3 в разделительной перегородке; одновременно регенерированный катализатор с более низкой температурой из регулятора 21 температуры катализатора входит в зону II повторной реакции нефтяного газа по трубопроводу 22 транспортировки низкотемпературного регенерированного катализатора через зону IV дополнительного распределения катализатора и контактирует и смешивается с реакционным нефтяным газом и подлежащим регенерации катализатором из вышеуказанной зоны I реакции нефтяного сырья, который вошел в зону II повторной реакции нефтяного газа, и продолжает взаимодействовать при температуре реакции 510°С и продолжительности контакта 0,6 с;

нефтяной газ поступает в отстойник VI после завершения реакции, нефтяной газ, из которого отделен катализатор, выводят через выводной патрубок 8 для нефтяного газа, катализатор, подлежащий регенерации, протекает во вторую отпарную секцию 11, нефтяной газ, захваченный прошедшим десорбционную обработку катализатором, возвращается в регенератор 13 для регенерации по стояку 10 для отработанного материала, регенерированный топочный газ выводят через выводной патрубок 14 для отходящего газа.

По сравнению с известным уровнем, степень конверсии при однократном проходе в среднем возрастает на 10% или больше, а выход жидкой фракции возрастает на 2% или около этого в рассмотренной выше реакции каталитического крекинга, которую проводят в устройстве для каталитического крекинга по данному варианту осуществления изобретения.

Вариант 2 осуществления изобретения

Данный вариант осуществления изобретения относится к устройству для каталитического крекинга (реакторно-регенераторному устройству), конструкция которого показана на фиг.2, где отпарная секция 7 расположена коаксиально с зоной I реакции нефтяного сырья, и вторая отпарная секция 11 расположена параллельно зоне II повторной реакции нефтяного газа; трубопровод 12 циркуляции катализатора предусмотрен между отстойником VI и зоной IV дополнительного распределения катализатора, обеспечивая возврат части подлежащего регенерации катализатора в зону II повторной реакции нефтяного газа с участием в реакциях. Остальная часть конструкции устройства та же, что и в варианте 1 осуществления изобретения.

Вариант 3 осуществления изобретения

Данный вариант осуществления изобретения относится к устройству для каталитического крекинга (реакторно-регенераторному устройству), конструкция которого показана на фиг.3, где отпарная секция 7 расположена параллельно зоне I реакции нефтяного сырья, и вторая отпарная секция 11 расположена параллельно зоне II повторной реакции нефтяного газа; трубопровод 12 циркуляции катализатора предусмотрен между отстойником VI и зоной IV дополнительного распределения катализатора, обеспечивая возврат части подлежащего регенерации катализатора в зону II повторной реакции нефтяного газа с участием в реакциях. Остальная часть конструкции устройства та же, что и в варианте 1 осуществления изобретения.

Вариант 4 осуществления изобретения

Данный вариант осуществления изобретения относится к устройству для каталитического крекинга (реакторно-регенераторному устройству), конструкция которого показана на фиг.4, где распределительная плита 2 предусмотрена в нижней части зоны II повторной реакции нефтяного газа и множество отверстий или проходов предусмотрены на распределительной плите 2; реакционная часть не включает второй отпарной секции 11 (т.е. зоны VII десорбционной обработки катализатора, подлежащего регенерации); отпарная секция 7 расположена коаксиально с зоной I реакции нефтяного сырья и совместно используется зоной II повторной реакции нефтяного газа и зоной I реакции нефтяного сырья, трубопровод 6 отбора катализатора предусмотрен между отстойником VI и отпарной секцией 7, обеспечивая введение катализатора, подлежащего регенерации, который провзаимодействовал в зоне II повторной реакции нефтяного газа, в отпарную секцию 7 по трубопроводу 6 отбора катализатора, подлежащего отпариванию, а затем введение в регенератор 13 на регенерацию. Конструкции регенераторной части те же, что и в варианте 1 осуществления изобретения.

Вариант 5 осуществления изобретения

Данный вариант осуществления изобретения относится к устройству для каталитического крекинга (реакторно-регенераторному устройству), конструкция которого показана на фиг.5, где предусмотрен стояк 16 для регенерированного катализатора между регулятором 21 температуры катализатора и секций VIII предварительного подъема, и предусмотрен золотниковый клапан на стояке 16 для регенерированного катализатора. Остальная часть конструкции устройства та же, что и в варианте 2 осуществления изобретения.

В реакции каталитического крекинга, проводимой в устройстве для каталитического крекинга по настоящему изобретению, существует два потока катализатора, которые входят в секцию VIII предварительного подъема: регенерированный катализатор, выведенный прямо через стояк 15 для регенерированного катализатора, и регенерированный катализатор, охлажденный путем установки регулятора 21 температуры катализатора, и два потока катализатора проходят вверх после равномерного смешения в секции VIII предварительного подъема с участием в каталитических реакциях.

Вариант 6 осуществления изобретения

Данный вариант осуществления изобретения относится к устройству для каталитического крекинга (реакторно-регенераторному устройству), конструкция которого показана на фиг.6, где конструкция устройства та же, что и в варианте 1 осуществления изобретения. Однако верхняя часть стояка 16 для регенерированного катализатора, соединенная с секцией VIII предварительного подъема, соединена с регулятором 21 температуры катализатора, но напрямую не соединена с зоной 18 кипящего слоя плотной фазы регенератора 13.

В реакции каталитического крекинга, проводимой в устройстве для каталитического крекинга по настоящему изобретению, поток катализатора, который поступает в секцию VIII предварительного подъема, представляет регенерированный катализатор, охлажденный с помощью регулятора 21 температуры катализатора.

1. Способ каталитического крекинга, и реакцию каталитического крекинга осуществляют в реакторно-регенераторном устройстве, которое включает в себя реакторную часть, оснащенную лифт-реактором, и регенераторную часть, включающую в себя регенератор,
причем реакторная часть состоит из лифт-реактора, отпарной зоны для катализатора, подлежащего регенерации, и отстойника; лифт-реактор содержит секцию предварительного подъема, зону реакции нефтяного сырья, зону отделения катализатора, зону дополнительного распределения катализатора и зону повторной реакции нефтяного газа от нижней части к верхней; зона отделения катализатора расположена на выходе из зоны реакции нефтяного сырья; между зоной отделения катализатора и зоной повторной реакции нефтяного газа предусмотрен проход, а периферия прохода является упомянутой зоной дополнительного распределения катализатора;
причем регенератор имеет первую зону регенерации, зону кипящего слоя плотной фазы и зону отстоя для отделения разбавленной фазы катализатора от нижней части к верхней;
причем регенерированный катализатор из зоны кипящего слоя плотной фазы поступает в секцию предварительного подъема и зону дополнительного распределения катализатора лифт-реактора, соответственно, следующим образом:
поступает в зону предварительного подъема: регенерированный катализатор, непосредственно поступающий в секцию предварительного подъема или поступающий в секцию
предварительного подъема под действием силы тяжести после охлаждения, или регенерированный катализатор и регенерированный катализатор после охлаждения одновременно поступают в секцию предварительного подъема по двум отдельным трубопроводам;
поступает в зону дополнительного распределения катализатора: регенерированный катализатор входит в зону дополнительного распределения катализатора под действием силы тяжести после охлаждения;
причем реакция каталитического крекинга протекает следующим образом:
обеспечивают контакт и смешение регенерированного катализатора, вошедшего в зону предварительного подъема, с предварительно нагретым реакционным нефтяным сырьем и протекание вверх вдоль лифт-реактора в зону реакции нефтяного сырья для осуществления реакции каталитического крекинга;
катализатор и нефтяной газ, образовавшийся при реакции каталитического крекинга, протекают вверх в зону сепарации катализатора, часть катализатора отделяется тангенциально под действием внешнего вихревого потока газ-твердое вещество и под действием силы тяжести проходит вниз в отпарную зону для катализатора для его регенерации, сохраняя часть катализатора в нефтяном газе; катализатор, который не был отделен, и нефтяной газ продолжают перемещение вверх и смешиваются с регенерированным катализатором, который поступил в зону дополнительного распределения катализатора, и совместно поступают в зону повторной реакции нефтяного газа для выполнения повторной каталитической реакции нефтяного газа; после окончания
повторной каталитической реакции нефтяной газ и катализатор в лифт-реакторе подвергаются разделению газ-твердое вещество в отстойнике, нефтяной газ поступает в систему фракционирования по трубопроводу для нефтяного газа, катализатор, подлежащий регенерации, в области реакции нефтяного сырья и области повторной реакции нефтяного газа, поступает в регенератор для восстановления активности после проведения десорбционной обработки паром в отпарной зоне для катализатора, подлежащего регенерации.

2. Способ каталитического крекинга по п. 1, в котором условия реакции в зоне реакции нефтяного сырья регулируются следующим образом: температура реакции составляет 510-550°С, продолжительность контакта составляет 0,4-0,8 с и средний расход нефтяного газа составляет 5,0-20 м/с.

3. Способ каталитического крекинга по п. 2, в котором температуру реакции регулируют при 520-540°С.

4. Способ каталитического крекинга по п. 1, в котором температуру или температуру смешения регенерированного катализатора в зоне предварительного подъема регулируют при 620-700°С.

5. Способ каталитического крекинга по п. 1, в котором температуру охлаждения регенерированного катализатора, который поступает в зону дополнительного распределения катализатора, регулируют при 490-650°С.

6. Способ каталитического крекинга по п. 5, в котором температуру охлаждения регулируют при 530-600°С.

7. Способ каталитического крекинга по п. 1, в котором в
реакции каталитического крекинга, которая направлена на получение бензина и дизельного топлива, температуру реакции в зоне повторной реакции нефтяного газа регулируют при 490-515°С, а продолжительность контакта регулируют при 0,6-1,2 с; в реакции каталитического крекинга, направленной на получение олефина с низким числом атомов углерода, температуру реакции в зоне повторной реакции нефтяного газа регулируют при 530-630°С, а продолжительность контакта регулируют при 1,0-2,0 с.

8. Способ каталитического крекинга по п. 1, в котором расход газопаровой фракции в первой зоне регенерации регенерационной части регулируют при 1,5-3,0 м/с.

9. Способ каталитического крекинга по п. 1, в котором подлежащий регенерации катализатор в зоне реакции нефтяного сырья и зоне повторной реакции нефтяного газа лифт-реактора делят отпарную зону или снабжены отпарными зонами, соответственно; причем, катализатор, прошедший десорбционную обработку паром, поступает в регенератор на регенерацию.

10. Способ каталитического крекинга по п. 1, в котором часть катализатора, подлежащего регенерации, который провзаимодействовал в зоне повторной реакции нефтяного газа, возвращается под действием силы тяжести в зону повторной реакции нефтяного газа и циркулирует в зоне повторной реакции нефтяного газа с увеличением производственных ресурсов катализатора в зоне повторной реакции нефтяного газа или со снижением объемной скорости реакции.

11. Способ каталитического крекинга по п. 1, в котором количество катализатора, подлежащего регенерации, в зоне реакции
нефтяного сырья лифт-реактора, которое поступает в зону повторной реакции нефтяного газа, регулируют по содержанию атомов углерода в катализаторе в зоне повторной реакции нефтяного газа; причем 5-40% подлежащего регенерации катализатора в зоне реакции нефтяного сырья поступает в зону повторной реакции нефтяного газа.

12. Способ каталитического крекинга по п. 11, в котором 15-25% регенерируемого катализатора в зоне реакции нефтяного сырья поступает в зону повторной реакции нефтяного газа.

13. Устройство для каталитического крекинга, включающее в себя лифт-реактор, отстойник, обеспеченный в верхней части лифт-реактора, отпарную секцию и регенератор, который соединен с лифт-реактором трубопроводом,
причем лифт-реактор оснащен секцией предварительного подъема, зоной реакции нефтяного сырья и зоной повторной реакции нефтяного газа от нижней части к верхней, и сепаратор катализатора предусмотрен за пределами выхода из зоны реакции нефтяного сырья; выше отпарной секции предусмотрена зона повторной реакции нефтяного газа и отпарная секция и зона реакции нефтяного сырья расположена коаксиально или параллельно;
причем регенератор коаксиально обеспечен нижней первой зоной регенерации, промежуточной зоной кипящего слоя плотной фазы и верхней зоной отстоя для отделения разбавленной фазы катализатора, и предусмотрена перегородка между первой зоной регенерации и зоной кипящего слоя плотной фазы, и первая зона регенерации имеет высоту 18-26 см;
причем устройство для каталитического крекинга дополнительно
включает в себя регулятор температуры регенерированного катализатора или охладитель, и предусмотрена впускная труба для регенерированного катализатора между регулятором температуры катализатора или охладителем и зоной кипящего слоя плотной фазы регенератора, и предусмотрен трубопровод для низкотемпературного регенерированного катализатора между регулятором температуры катализатора или охладителем и лифт-реактором, и на трубопроводе для низкотемпературного регенерированного катализатора предусмотрен золотниковый клапан;
причем распределительная плита, оснащенная отверстиями или проходами, предусмотрена в нижней части зоны повторной реакции нефтяного газа лифт-реактора, и коммуникационный порт расположен на боковой стенке зоны повторной реакции нефтяного газа, и область между коммуникационным портом и распределительной плитой представляет зону дополнительного распределения катализатора, и зона между выходом из зоны реакции нефтяного сырья и распределительной плитой представляет зону сепарации катализатора; или верхняя перегородка и нижняя перегородка предусмотрены в нижней части зоны повторной реакции нефтяного газа, каждая из которых оснащена проходом, причем нижняя перегородка оснащена восходящим проходом из зоны реакции нефтяного сырья, и верхняя перегородка оснащена восходящим проходом, сообщающимся с зоной повторной реакции нефтяного газа, а зона между верхней и нижней перегородками, и наружной областью проходов представляет собой зону дополнительного распределения катализатора, и трубопровод для низкотемпературного регенерированного катализатора сообщается с зоной
дополнительного распределения катализатора через коммуникационный порт, расположенный на боковой стенке зоны дополнительного распределения катализатора, и область между выходом из зоны реакции нефтяного сырья и нижней перегородкой представляет зону сепарации катализатора; и
причем предусмотрена сливная труба для катализатора между отстойником и отпарной секций, и золотниковый клапан расположен на трубе для слива катализатора; или предусмотрена вторая отпарная секция в зоне повторной реакции нефтяного газа, и вторая отпарная секция и зона повторной реакции нефтяного газа расположены коаксиально или параллельно.

14. Устройство для каталитического крекинга по п. 13, в котором циркуляционная труба для катализатора предусмотрена между отстойником и зоной повторной реакции нефтяного газа или между второй отпарной секцией и зоной повторной реакции нефтяного газа, а на циркуляционном трубопроводе для катализатора установлен золотниковый клапан.

15. Устройство для каталитического крекинга по п. 13, в котором число и площади поперечного сечения отверстий или проходов в распределительной плите подобраны так, чтобы отвечать требованиям к линейной скорости нефтяного газа 20-30 м/с.