高强度催化裂化原油的方法
【专利说明】
[0001] 相关申请
[0002] 本申请要求于2012年10月19日提交的临时专利申请USSN61/716, 051的优先权， 其内容在这里通过参考引入。
[0003] 发明背景
技术领域
[0004] 本发明涉及流化催化裂化方法，用于制备石油化学品例如烯烃和芳烃，以及改善 品质的馈出物广品。
【背景技术】
[0005] 烯烃（即乙烯、丙烯、丁烯和丁二烯）和芳烃（即苯、甲苯和二甲苯）为在石化和 化学行业中广泛使用的基本基础材料。热裂化或者蒸汽热解为形成这些材料的主要类型的 方法，典型地在存在蒸汽，并且不存在氧气的情况下。用于蒸汽热解的原料可以包括石油气 和馏出物例如石脑油、煤油和粗柴油。这些原料的适用性通常为有限的，并且在原油炼制中 需要高成本的和能量密集的方法步骤。这些化合物还可以使用典型的重质原料，通过炼制 流化催化裂化（FCC)方法来制备，例如粗柴油或渣油。FCC装置制造全球市场上大部分的丙 稀。
[0006] 在FCC方法中，石油衍生的烃例如重质原料利用连续再生的保持为流化状态的酸 性催化剂来催化裂化。该方法的主更产品通常为汽油。其他产品通过FCC方法以更小的量 制造，例如液化石油气和裂化粗柴油。当较重进料接触热催化剂并被裂化为较轻产物的时 候，碳质沉积物（通常称为焦炭）会形成在催化剂上并令其失活。失活的或者用过的催化剂 与裂化产物分离，汽提掉可移除烃，并经过再生容器，焦炭在再生容器中在空气的存在下从 催化剂燃烧，从而制造充分再生的催化剂。燃烧产物作为烟气从容器移除。加热的再生催 化剂随后被回收至FCC装置中的反应区。FCC方法的总体描述公开于美国专利5, 372, 704， 其公开内容在这里通过参考全文引入。
[0007] 图1绘制了通常类型的用于为来自原油的常压渣油（350°C+)提质的技术的范围。 将在FCC方法中转化的进料应当满足特定的标准，其金属含量和康拉逊残碳值（CCR)或兰 氏（Ramsbottom)碳含量应为如在图1中所示。例如，渣油具有大比例的难熔组分，例如多 元环芳烃，其难于裂化，并且促使在催化裂化反应过程中形成的焦炭之外的焦炭的形成。由 于高康拉逊残碳值，再生装置上的燃烧负荷需要不断改进和升级。此外，这些进料可能会包 含大量的金属，包括镍和钒，其会令FCC催化剂快速失活。
[0008] 限制FCC进料中渣油的含量已经成为控制再生温度最为常用的方法。已经给出这 样的考虑，即整合催化剂冷却器和两级再生装置系统。含有高至约3wt%CCR的进料可以在 单级再生装置中加工，在单级再生装置和催化剂冷却器中提高至6-7wt%CCR，并且在具有 催化剂冷却器的两级装置中提高至约l〇-llwt%CCR。还已知的是，在裂化之前加氢处理重 质进料以克服这些问题，这需要更高的资金成本和补充氢源。图2示出全世界FCC方法中 常规使用的进料的分布[SFAPacific，阶段8]。
[0009] 其他更轻质的原料，例如烯烃或链烷石脑油，也被认为是用于优化丙烯产率 的可能的FCC进料。由于在形成FCC装置的热平衡所必需的焦炭方面相对低的趋势， 对于传统FCC方法中的各种构造，已经提出了石脑油共处理机制[CatalysisToday 106(2005)62-71]。已知的是，将石脑油与进料合并，并将该合并的进料通过相同的注入装 置引入，经由进料注入系统下游的提升管引入石脑油进料，在进料注入装置的上游注入石 脑油进料（其中以比传统裂化在更高的温度和催化剂-油比（C/0)进行裂化），并整合第二 反应区，轻质石脑油馏分在其中以更高的强度水平裂化。
[0010]FCC方法的常规原料通常以相对有限的量提供，并且来源于炼厂中高成本的和能 量密集的加工步骤。为了能够响应对于石油化学品例如丙烯持续增长的需求，可以以更大 量提供其他类型的进料例如未加工原油，对于生产商来说是吸引人的。使用原油进料将使 在这些必需的石油化学品的制备中炼制产生瓶颈的可能性最小化或消除。
[0011] 在常规的石油化学品生产方法中，未加工原油的转化具有挑战性。在FCC方法的 情况中，主要的关注点在于催化剂由于存在相对高含量的金属和焦炭前驱体而导致的加速 失活。
[0012] 此外，操作条件例如温度可能难以限定，因为原油进料具有非常广的沸点温度范 围。原油包含不同的组分，其具有不同的裂化反应活性。在较低的沸点温度馏分中发现的 组分例如石脑油范围内的链烷烃，与例如比在较重质的沸点温度馏分中存在的环烷烃组分 的烷基侧链相比，典型地具有小得多的反应活性。根据已知的教导，相对于常规FCC方法来 说，应用于进料中相对更宽范围的沸点温度的操作条件使不同组分的最优转换最小化。这 由Corma等人[AppliedCatal.A:General265(2004) 195]清楚地阐述，其中由 15wt%轻 质直馏（LSR)石脑油和85wt%柴油组成的进料在微下降管测试装置中裂化。在550°C的操 作温度，使用两种催化剂的共混物，包括经设计以促进石脑油裂化的催化剂，LSR石脑油并 不会裂化，而是作用为用于粗柴油的稀释剂，并降低总体粗柴油转化率。
[0013] 常规已知的和可商业操作的FCC装置和方法可以采用多反应器级，并且依赖于石 脑油和粗柴油至渣油范围的原料，其在可利用性上是有限的或者必须经过高成本的和能量 密集的炼厂加工步骤。因此，产业中仍然需要高效FCC装置和方法，其可以使石油化学品例 如轻质烯烃如丙烯的生产最大化，同时使用于制备原料的炼厂加工步骤的需要最小化或消 除。
[0014] 发明概述
[0015]本文的系统和方法提供了涉及使轻质烯烃和特别是丙烯生产最大化的流化催化 裂化方法，该方法使用容易获得的未加工原油作为初始原料，在两个下流式反应区内在高 强度条件下操作。在FCC方法和系统中，原料为全馏分原油原料，并被直接转化为轻质烯烃 和其他产物。进料被分离为高沸点馏分和低沸点馏分，并在单独的FCC下流式反应器中处 理。从两个下流式反应器合并的催化剂在共同的容器中再生。来自低沸点馏分下流式反应 器的催化剂颗粒中的低碳含量不足以提供必需的热量。通过合并来自具有高碳含量的高沸 点馏分的催化剂颗粒，有助于提供用于再生的额外热量。
[0016] 如在这里所使用的，术语"原油"应理解为是指石油液体和气体的混合物，包括杂 质例如含硫化合物、含氮化合物和金属化合物，与原油馏分相区别。在一些实施方案中，原 油原料为经最低程度处理的轻质原油，以提供总金属（Ni+V)含量小于5ppm并且康拉逊残 碳值小于5wt%的原油原料。更广范围的原油可适用于本方法，包括具有低焦炭形成倾向的 轻质级原油，特别是在重质循环油和/或淤浆油再循环至处理轻质馏分的下流式反应器的 实施方案中，由此，再循环物流保持操作的热平衡。
[0017] 本发明方法的其他方面、实施方案和优点将在下文详细地讨论。此外，应当理解的 是，上文的信息和下文的详细说明均仅为不同方面和实施方案的说明性实施例，并且意图 提供用于理解所要求保护的技术特征和实施方案的性质和特点的概述或框架。附图为说明 性的，并且提供对本发明方法的不同方面和实施方案的进一步理解。
【附图说明】
[0018] 本发明将在下文参考附图进行更加详细的描述，其中：
[0019] 图1为用于使源自不同来源的原油的常压渣油（350°C+)提质的常规类型技术的 残碳含量相对于金属（Ni和V)的绘图；
[0020] 图2为饼图，示出在全世界FCC方法中常规使用的原料的分布；
[0021] 图3为文本描述的方法的流程图；并且
[0022] 图4为本文描述的双反应区FCC方法的示意图。
[0023] 发明详述
[0024] 包括集成FCC方法和系统的工艺流程图在图3中示出。集成系统100总体上包括 闪蒸塔120、具有两个下流式反应器130和140的高强度FCC区以及再生器区150。
[0025] 闪蒸塔120包括接收原料的入口 121，用于排出低沸点馏分的出口 123和用于排出 高沸点馏分的出口 125。
[0026] 下流式反应器130包括用于接收低沸点馏分的、与闪蒸塔120的出口 123流体连 通的入口 131，用于接收再生催化剂的入口 133。下流式反应器130还包括用于排出裂化产 物的出