[发明专利]高性能燃烧设备和用于生产轻石蜡的流体催化裂化工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种在流化床催化裂化单元中生产轻石蜡的工艺领域，本发明应用于在通过燃烧焦炭而使催化剂再活化过程中所产生的热能不能满足转换器的能源需求的工艺中。更特别地，本发明描述了一种高性能燃烧设备，该高性能燃烧设备可以为用于生产轻石蜡的流体催化裂化工艺提供热。

背景技术

石化FCC（流化催化裂化）是一种用于生产轻石蜡（乙烯和丙烯）的流化床催化裂化的工艺，其具有以下特点：使用包括具有低沸点（柴油范围）的烃的进料，催化剂原料的选择性高，该催化剂原料具有大比例的来自pentasil族且与Y型沸石相混合的沸石，立管反应器中的反应温度高；以及骤冷部段在反应器进料供应部段上方1/4处。

工艺条件的这种组合在反应部段中产生高能量需求而且在催化剂上产生非常小量的焦炭。

结果，在再生器中燃烧以便恢复催化剂的活性并且产生用于该工艺的能量的焦炭仅仅提供所需总能量的5％至20％之间，需要将热量持续地添加到工艺中以保持转换器中的热平衡。

供给能量的工艺涉及使油在燃烧设备（再生器）的流化催化床中燃烧。

因此，本发明涉及一种工艺和用于该工艺的主要能量来源，在该工艺中，在高性能燃烧设备内部使催化剂再生，本发明诸如用于避免下述问题：诸如在燃烧设备的流化催化床中出现热点的问题或者在床的稀相中二次燃烧出现热点的问题，这些问题可能导致催化剂永久地失去活性以及损坏燃烧设备内的装备。

相关技术

在传统的流化床催化裂化工艺（流化催化裂化）中，进料包括在柴油范围内的有或没有重烃残留物的烃，以及生成的产物（诸如燃料气体、液化石油气（LPG）、裂化石脑油、轻油和重油），其中在催化剂表面形成含碳沉积物或焦炭。在这样的裂化单元中，使用主要包括Y型沸石的催化剂和管状立管反应器进行反应。

如果大量的焦炭沉积在催化剂上，则该催化剂失去活性和选择性，从而降低获得产物（诸如液化石油气和裂化石脑油）的产量。因此，在完成裂化反应时，在立管内部，催化剂的催化表面被焦炭沉积物挡住，要求再活化。另一方面，反应部段需要用于气化液体进料的能量以及用于补充给吸热性催化裂化反应的能量。

为了使带有大量焦炭沉积物的催化剂（废催化剂（spent catalyst））再活化，该催化剂通过注入蒸汽被不断从反应部段移出，流动通过汽提床以便去除吸附在其中的烃，并从那里流到再生器，在再生器中，通过焦炭与流化床内的含氧气体的燃烧反应进行实际的再活化。传统上，空气或富氧的空气用来触发焦炭燃烧反应。除了恢复催化活性之外，该工艺还产生足够的能量以触发催化剂的再活化，以及取代通过再生损失的能量（加热空气和燃烧产物所需的能量），以及并行地补充反应部段所需的能量。

在立管的能量需求和再生器的能量损失等于通过焦炭燃烧所释放的热量时，该单元被称为是热平衡的。在处理具有高残留物含量的进料时，焦炭沉积物的形成明显较大，因此，通过燃烧它们而产生的热量大于转换器所需的总热量，多余的热量需要例如通过使用再生器外部的热交换器来冷却催化剂而从再生器中去除，以便恢复热平衡。

在传统的工艺中，对于具有高残留物含量的进料，在瞬时或短的阶段中（诸如在启动单元的准备阶段），或者同样在正常运行时，在产生的焦炭不足以满足热需求的情况下，可注射燃烧油，即，一些量的油被注入到再生器的床中，燃烧以产生能量，从而满足转换器的热量需求。然而，简单地通过一个喷嘴或多个喷嘴将燃烧油注入到再生器的床中会导致局部的热点，这会使催化剂永久地失去活性以及在再生器内部引起热应力问题，这可能会损害它们，或者是两种影响的组合。

油在湍动的FCC流化催化床内持续燃烧在技术上是极其复杂的，包括在执行该工艺时的关键点，这是因为忽略特定的性能标准对单元的运行可靠性和收益性有负面影响。

现有文献描述了替代的方法，用于向再生器的床供给能量以便在FCC单元中重新建立热平衡。

美国专利US 3,966,587教导了在从汽提器到再生器的传输管线中将油与废催化剂充分混合，该混合物在重力作用下流动。根据这种方法，油和催化剂中的焦炭沉积物的联合燃烧避免了在再生器床中形成热点的问题以及其后果。

专利EP 1285042教导一种引进足够的燃烧油和空气以使燃烧油在上升式传输管线中燃烧的方法，其中管线的直径增加以适应由燃烧空气供给所引起的速度增长，从而使燃烧油在再生器中直接使用的有害结果最小化。