原油催化裂解制低碳烯烃的防结焦方法及防结焦装置

本申请涉及一种原油催化裂解的反应系统，具体的，降低或者防止反应系统中防结焦的方法及其装置，属于石油化工领域。

背景技术：

1、原油直接裂解制低碳烯烃，不再依赖炼油过程生产蒸汽裂解原料，因而流程短，投资少，能耗低。以同种原油生产等量的乙烯，与炼油结合蒸汽裂解相比，原油直接裂解制低碳烯烃，原油的消耗量降低60％以上。大幅度减少烯烃生产对原油的消耗，将极大缓解对原油需求量。

2、原油直接裂解制低碳烯烃有两种技术路线：一种是原油经裂解炉对流段预热后进闪蒸塔，蒸出来的轻油进辐射段进行蒸汽裂解；另一种是在催化剂的作用下发生催化裂解。前者本质与蒸汽裂解无异，只不过是将裂解炉对流段的热量作为原油闪蒸的热源。理论上该过程对原油的性质没有要求，而实际上原油越重，轻油越少，蒸出来的重油仍然要依赖于传统的炼油过程来加工。因而，对于不想生产油品的企业，使用原油蒸汽裂解技术路线，加工的原油显然越轻越好。而原油催化裂解对原油的性质要求则宽泛得多，可轻可重，越重，低碳烯烃的收率就越低，芳烃的收率就越高。

3、原油蒸汽裂解与原油催化裂解，在装置结焦与高温油气换热降温方面，存在着显著的差别。原油蒸汽裂解从反应到分离，与轻烃、石脑油蒸汽裂解几乎没有差别，裂解炉管、高温油气发生高压蒸汽的换热管存在着结焦现象，多套裂解炉定期轮流烧焦即可保持整个系统连续运行。而原油催化裂解装置，反应器、沉降器会结焦，如果采用同蒸汽裂解一样的方案，高温油气换热发生高压蒸汽来降温，换热管一定会结焦。一旦出现结焦影响装置运行的现象，则无法像蒸汽裂解那样，几套反应系统切换烧焦，保持整个系统稳定运行。

4、本申请针对原油催化裂解反应体系中的高温油气的热量以及结焦现象，提出了解决方案。

技术实现思路

1、本申请的第一目的降低或防止原油催化裂解制低碳烯烃反应系统的结焦现象，尤其沉降器内的结焦现象显著降低。

2、本申请的第二目的降低或防止原油催化裂解制低碳烯烃反应系统的沉降器以及换热装置等的结焦现象，延长了整个设备的运行周期。

3、本申请的第三个目的是，在原油催化裂解制低碳烯烃反应系统中，反应器内的充分利用高温油气的热量，同时降低高温待生催化剂的热量损失。尽大可能的降低能量的浪费，同时，还可以降低系统的结焦现象。

4、一方面，一种原油催化裂解制低碳烯烃反应体系中防止装置上结焦的方法，包括：降低反应器排出的高温油气的温度，冷凝的液相油被待生催化剂吸附；降温后的油气进入沉降器内进行气固分离，大部分待生催化剂直接输送到沉降器内。

5、通过本申请的防结焦的方法，高温油气在进入沉降器之前，对其进行降温，高沸点、易冷凝的物质由气态转变为液态，液态油被待生催化剂吸附。因此，进入沉降器内的油气，减少了在器壁上液化结焦的组分，进而，减少了或者防止在反应的沉降器内结焦。

6、另一方面，一种原油催化裂解制低碳烯烃反应设备，包括反应器、沉降器以及换热器，换热器分别与反应器和换热器连接。

7、在反应设备，反应器排出的高温油气和待生催化剂经过换热器降温，将冷凝油被待生催化剂吸附，在油气进入沉降器内后，减少了或者防止在沉降器内结焦。

8、再一方面，一种原油催化裂解制低碳烯烃反应设备，包括反应器、沉降器、初级分离器以及换热器，反应器与初级分离器连接，初级分离器与换热器连接，沉降器分别与初级分离器以及换热器连接。

9、在该反应设备中，反应器排出的高温油气和待生催化剂先经过初级分离器进行气固分离，分离后的高温油气输送到换热器内进行降温，分离后的待生催化剂直接输送到沉降器内；经降温后的油气输送到沉降器进行气固分离。进入换热器的高温油气中携带适量的待生催化剂，待生催化剂既可以吸附冷凝的液相油，又可以与换热器的器壁产生摩擦，及时擦掉器壁上的油结焦前身物或者焦炭等物质。因此，有效的防止换热器和沉降器内结焦。另外，由于在大部分待生催化剂未进入换热器内降温，降低了在再生过程中的能耗。

技术特征：

1.一种原油催化裂解制低碳烯烃反应体系中防结焦的方法，包括，降低反应器排出的油气的温度，冷凝的液相油被待生催化剂吸附；降温后的油气进入沉降器内进行气固分离，大部分待生催化剂直接输送到沉降器内；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，初级分离器分离后的高温油气中含有催化剂的总量占反应器出口油气携带催化剂总量的40％以下；

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，初级分离器的进口以下的表观气速不大于2m/s，最好不大于0.5m/s；或/和

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在垂直方向上，下料斜管的出口端位于沉降器罐体内扩径段的中、上部。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，在初级分离器的下料斜管上设置滑阀，通过控制阀开度的调节，调节进入换热器内的油气中携带催化剂的量；

6.一种原油催化裂解制低碳烯烃的反应设备，包括反应器、沉降器以及换热器，换热器位于反应器和沉降器之外，换热器的进料口与反应器的出口连接，换热器的出料口和沉降器内的旋风分离器连接；

7.根据权利要求6所述的反应设备，其特征在于，换热器的油气和催化剂的进口位于反应器出口或者初级分离器的出口之上，换热器的进口与反应器出口或者初级分离器的出口连接，优选的，位于反应器出口或者初级分离器的出口的正上方；

8.根据权利要求6或7所述的反应设备，其特征在于，沉降器包括沉降器罐体，旋风分离器设在沉降器罐体内，初级分离器设在沉降器罐体和反应器之外，其中，初级分离器包括分离器本体、进口、出口以及下料斜管，下料斜管的出口端位于沉降器罐体内，出口与换热器的进口连接，换热器的出口与旋风分离器连接；初级分离器的进口与反应器的出口连接；

9.根据权利要求6-8任一项所述的反应设备，其特征在于，初级分离器的分离器本体为横截面为圆形的罐体，初级分离器的出气口与旋风分离器的入口通过平滑过渡的弯管连接，

10.根据权利要求6-10任一项所述的反应设备，其特征在于，初级分离器的分离器本体内设置气体分布器；

技术总结一种原油催化裂解制低碳烯烃高温油气降温及反应体系防结焦的方法，包括，从反应器出来的高温油气和催化剂进入初分器，分离出的大部分催化剂经气提后从沉降器的中上部喷入，保持沉降器中上部高温状态，减少其中的油气冷凝，同时，催化剂在沉降过程中，及时吸附冷凝的油，从而避免沉降器结焦；高温油气携带少部分催化剂进入换热器。利用油气的热量发生高压蒸汽，冷凝下来的极少量的液相油被催化剂吸附，避免换热器结焦。降温后的油气和少部分催化剂进入沉降器内的旋风器内，将催化剂回收。采取上述措施，避免反应系统结焦，保证装置的长周期稳定运行；油气的高温位热量被充分利用，使整个系统的能量利用更合理，起到节能减排的效果。技术研发人员：李春义受保护的技术使用者：中国石油大学（华东）技术研发日：技术公布日：2024/4/17