[发明专利]用于短接触时间催化裂化烃的改进的FCC反应器和提升管设计

说明书

技术领域

本发明涉及一种短接触时间流化床催化裂化(FCC)反应器的改进设计和操作。特别地，本发明涉及一种FCC反应器内部中央提升管、提升管末端装置、旋风分离器和焦化减缓挡板系统的改进设计，以及利用新的反应器设计的相关改进的流化床催化方法。

发明背景

通过催化方法例如流化床催化裂化将高分子量石油原料转化为更有价值的产物对于石油加工是重要的。流化床催化裂化方法中，使较高分子量原料接触流化床催化裂化装置的反应器提升管中的流化床催化剂颗粒。根据所需产物类型控制原料和催化剂之间的接触。在原料的催化裂化中，控制反应器条件例如温度和催化剂循环速度，以最大化所需产物，并最小化不理想产物例如轻气体轻气体和焦炭的形成。

过去已经使用了多种流化床催化裂化反应器提升管和反应器容器设计。然而，随着极大地改进裂化活性的沸石裂化催化剂的使用，大部分现代流化床催化裂化反应器使用短接触时间裂化构造。用该构造，限定了催化剂和流化床催化裂化装置原料流的接触时间，以最小化过量裂化量，其导致不太有价值的产物例如轻烃气的产生增加以及增加裂化催化剂上的焦化沉积。短接触时间反应器提升管设计对于石油化学工业是相对新的，但是由于优化烃裂解产物和产率的能力以及使用现代裂化催化剂，在本行业已得到广泛接受和使用。Tammera等人的美国专利第5,190,650号中举例说明了用于短接触时间流化床催化裂化反应器提升管设计的一种这样的设计。

大部分短接触时间流化床催化裂化构造利用反应器提升管裂化构造，其中催化剂在反应器提升管中接触流化床催化裂化装置原料，并且在催化剂和烃混合物离开反应器提升管并进入流化床催化裂化反应器之后不久，分离催化剂和烃反应产物。尽管使用许多不同的流化床催化裂化反应器设计，大部分使用在反应器内部的机械式旋风分离器，以从烃反应器产物尽可能快速有效地分离催化剂。该快速分离方法具有最小化催化剂与烃之间的提升管后反应，以及在再引入再生催化剂返回进入反应工艺之前，提供分离用于进一步处理的裂化烃产物与再生的废催化剂的物理手段。

明显改善的催化剂技术导致大部分常规流化床催化裂化反应器设计成短接触时间工艺。即期望裂化反应明显限于反应器提升管中的反应，随后从催化剂中非常快速地分离烃，以防止不希望的反应或“过度裂化”烃原料和/或反应产物。因此，大部分现代流化床催化裂化装置引入烃/催化剂流离开反应器提升管后的快速烃/催化剂分离机制。以上讨论的机械式旋风分离器通常是用于进行流化床催化裂化方法中催化剂主体/油分离的最常见方法。

Tammera等人的美国专利第5,190,650号还举例说明了短接触时间流化床催化反应器提升管设计的常见特征为反应器提升管和一级旋风分离器之间的“间隙”或“分离区”通常被用于反应器设计中。在举例说明该现有技术的本申请图1中也对此进行了图示。该间隙被引入“负压”反应器设计中提升管和一级旋风分离器之间，其中一级旋风分离器在相对于FCC反应器稀相更低(或负压)下运行。该间隙还可以被引入“正压力”反应器设计中一级旋风分离器和二级旋风分离器之间，其中一级旋风分离器在相对于FCC反应器稀相更高(或正压)下运行。使用该间隙或“分离区”可以从FCC反应器通过旋风分离器除去烃蒸气和水蒸气。

Haddad等人的美国专利4,606,814举例说明了FCC提升管/旋风分离器装置，其中提升管连接至旋风分离器，没有间隙。在该发明中，在一级旋风分离器之前分离提升管中的一些催化剂。此外，由于该设计，该第一次分离中催化剂中携带一些烃。这产生不受控制的催化剂/烃接触时间，并能导致过度裂化烃原料物质。此外，大部分的烃进入反应器的稀相，并且必须重新进入反应器提升管，再次导致烃原料物质过度裂化。

Cartmell的美国专利4,394,349举例说明与Haddad文献相似的装置，其中可以将反应器提升管中的至少大部分催化剂和烃转移到反应器的稀相部分。与Haddad的设计相似，该不受控制的催化剂/烃在FCC反应器稀相中的接触时间导致不希望的烃原料物质的过度裂化。