專利名稱：多種進(jìn)料烴類直接轉(zhuǎn)化制烯烴方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于烴類轉(zhuǎn)化制取以乙烯為主的低碳烯烴的工藝方法。
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)重油裂解制乙烯的研究十分活躍，如美國(guó)S&W公司研究的QC(Quick Contact)反應(yīng)系統(tǒng)(USA4663019,CN1031245A和EP0381870A等)、英國(guó)石油有限公司開(kāi)發(fā)的蒸汽裂解工藝(USP4087350)、日本東京科學(xué)技術(shù)公司開(kāi)發(fā)的以焦炭粒子為熱載體的生產(chǎn)烯烴工藝(USP4259177)、中國(guó)石化洛陽(yáng)石油化工工程公司開(kāi)發(fā)的HCC工藝(ZL92105507.2)等都能以重油為原料生產(chǎn)乙烯。但是上述工藝在工藝流程上只考慮新原料油單一原料進(jìn)料情況。美國(guó)專利USP5,348,644是關(guān)于改進(jìn)提升管催化裂化裝置的設(shè)備和工藝過(guò)程的發(fā)明專利。通過(guò)在提升管預(yù)提升段安裝特殊的設(shè)備，使催化劑在提升管中的流化狀態(tài)得到優(yōu)化，從而改善了提升管中催化劑與催化裂化原料油的接觸狀態(tài)，得到更理想的催化裂化產(chǎn)品分布。美國(guó)專利USP5,264,115及USP5,506,365給出了一種改善催化裂化裝置的產(chǎn)物分布、提高產(chǎn)物中丙烯產(chǎn)率的方法。在管式催化裂化反應(yīng)裝置上，采用多個(gè)原料進(jìn)口，使多種原料分別從不同入口進(jìn)料，即在提升管的最高溫度區(qū)，注入輕質(zhì)烴和占烴重量20～50％的水蒸汽的混合物，使輕烴發(fā)生蒸汽裂解反應(yīng)；在提升管反應(yīng)器的較低溫度區(qū)，注入重質(zhì)烴原料，使其在常規(guī)的催化裂化條件下進(jìn)行催化裂化反應(yīng)。將C2烴從反應(yīng)產(chǎn)物中分離出來(lái)，乙烯進(jìn)入齊聚反應(yīng)器進(jìn)行齊聚反應(yīng)；乙烷及齊聚產(chǎn)物與一定比例的水蒸汽混合，分別返回到提升管的不同溫位區(qū)進(jìn)行再反應(yīng)。這兩篇專利雖然提到了多點(diǎn)進(jìn)料方法，但僅限于在催化裂化裝置上使用，其目的在于改善催化裂化產(chǎn)物分布和獲得更多丙烯，所用的催化劑為常規(guī)催化裂化催化劑。
本發(fā)明的目的是針對(duì)重油裂解制乙烯工藝中多種原料油同時(shí)進(jìn)料或/和某些裂解副產(chǎn)品(如乙烷、丙烷等)需要回?zé)挼膯?wèn)題，提出一種有效的處理方法，實(shí)現(xiàn)不同性質(zhì)的原料在各不相同的工藝條件下裂解，達(dá)到優(yōu)化反應(yīng)條件，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，節(jié)省設(shè)備投資和操作費(fèi)用的目的。
本發(fā)明的主要特點(diǎn)是多點(diǎn)進(jìn)料。在烴類與固體粒子催化劑接觸轉(zhuǎn)化制取氣體烯烴的工藝過(guò)程中，原料烴往往不只一種，而各種烴類的理想裂解條件又不盡相同，如乙烷的最佳反應(yīng)溫度高于石腦油的最佳反應(yīng)溫度。而石腦油裂解的最佳反應(yīng)溫度高于減壓餾分油裂解的最佳反應(yīng)溫度等。為了使各股原料烴盡可能在各自最適宜的反應(yīng)條件下進(jìn)行裂解反應(yīng)，管式爐裂解工藝中采取分爐裂解，如以石腦油或輕柴油為原料的工廠中，必然還有一到二臺(tái)乙烷裂解爐進(jìn)行回?zé)?。在接觸裂解制烯烴工藝中，由于只有一臺(tái)反應(yīng)器，不可能對(duì)不同性質(zhì)的原料進(jìn)行分爐裂解，而把各種烴類混和在一起進(jìn)料又不能滿足不同烴類的最佳裂解條件，以常壓渣油和乙烷同時(shí)為原料的裂解為例，常壓渣油的最佳裂解溫度為650～750℃，在此溫度下，乙烷裂解速度不能滿足工業(yè)生產(chǎn)要求；而若溫度提高到800℃以上，滿足了乙烷的裂解條件，則常壓渣油的裂解深度難以控制。在上述情況下，采用本發(fā)明提出的分段多點(diǎn)進(jìn)料方法，可以將常渣和乙烷分開(kāi)進(jìn)料，使各股物料均達(dá)到理想的裂解深度。在活塞流式反應(yīng)器，如上行或下行管式反應(yīng)器上設(shè)置一組或多組原料入口，可以把物化性質(zhì)不同的原料分別從不同的入口引入反應(yīng)器中，使之分別與溫度和/或活性不同的催化劑接觸，于溫度600～900℃，壓力0.13～0.40MPa(絕壓)，劑油比5～100，劑油接觸時(shí)間0.02～5秒下進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)后的油氣與催化劑快速分離并被急冷。裂解油氣的急冷可以直接急冷，也可以間接急冷。待生催化劑汽提后送入再生器燒焦再生，再生溫度為750～950℃。再生催化劑最好在再生劑輸送線上經(jīng)水蒸汽汽提后再返回反應(yīng)器循環(huán)使用。采用的催化劑的組分可選自SiO2、Al2O3和堿金屬、堿土金屬及過(guò)渡金屬的氧化物或其混合物，也可以采用經(jīng)堿性或堿土金屬氧化物改性的硅酸鋁；在本催化劑中還可以加入部分分子篩。從不同入口進(jìn)入反應(yīng)器的烴類，其反應(yīng)條件不同，輕烴的反應(yīng)溫度控制在700～900℃，重質(zhì)烴類的反應(yīng)溫度為600～800℃。進(jìn)料時(shí)把性質(zhì)不同的烴類依次引入反應(yīng)器，各股烴類在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間的差別為0.01～3秒。而且最好把難裂解的烴類首先引入反應(yīng)器，使從再生器來(lái)的高溫高活性催化劑首先與之接觸使之裂解，同時(shí)使催化劑降溫并減活，然后依次引入其他較易裂解的各股進(jìn)料，后引入的烴類對(duì)先之引入的烴類起到急冷作用。該方法適用于同時(shí)采用數(shù)種烴類為原料的工藝，所說(shuō)的烴類包括重質(zhì)烴類和輕質(zhì)烴類，所說(shuō)的重質(zhì)烴類指餾程在350℃以上的烴類包括直流重質(zhì)烴和二次加工的重質(zhì)烴，如各種直餾減壓瓦斯油、常壓渣油、焦化瓦斯油、熱裂化重油、溶劑脫瀝青油以及各種重質(zhì)烴類經(jīng)溶劑抽提的抽余油；所說(shuō)的輕質(zhì)烴類指餾程在350℃以下的烴類，如乙烷、丙烷、液化石油氣、煉廠石油氣、油田氣、油田輕烴、石腦油和輕柴油。具體方法以提升管反應(yīng)器為例說(shuō)明如下(見(jiàn)附

圖1)從再生器來(lái)的再生催化劑4進(jìn)入提升管1后在由提升管底部進(jìn)入提升管的預(yù)提升蒸汽2的推動(dòng)下，自下而上流動(dòng)。從原料入口Ⅰ將乙烷原料與一定量水蒸汽的混合物噴入提升管，一方面部分代替了預(yù)提升蒸汽使催化劑加速，另一方面乙烷在800～900℃的熾熱催化劑作用下迅速裂解。在原料入口Ⅱ，將丙烷或/和丁烷與一定量水蒸汽的混合物霧化噴入提升管，在此，與溫度約為780～850℃的催化劑和乙烷反應(yīng)物的混合物流接觸發(fā)生催化裂解反應(yīng)。在原料入口Ⅲ將石腦油或/和焦化汽油、或者輕柴油或/和焦化輕柴油與一定量的水蒸汽的混合物霧化噴入提升管，在此，與溫度約為750～830℃的催化劑和上游的反應(yīng)物料的混合物接觸，發(fā)生催化裂解反應(yīng)。在原料入口Ⅳ將直餾蠟油或/和常壓渣油或/和焦化蠟油等重質(zhì)烴餾分與一定量的水蒸汽的混合物霧化噴入提升管，與溫度約為700～800℃的催化劑和上游的反應(yīng)物流的混合物接觸，發(fā)生催化裂解反應(yīng)。計(jì)算各原料油入口之間的距離，使乙烷、丙烷、丁烷等裂解物流在與重質(zhì)原料油接觸前的反應(yīng)時(shí)間達(dá)到0.01～1秒。較重原料油依次從較輕原料油入口上方噴入提升管，可以對(duì)較輕原料油的裂解物流起到急冷作用，迅速終止或減慢較輕原料油裂解物流的二次反應(yīng)。提升管中的催化劑與烴原料的反應(yīng)物流的混合物上行，進(jìn)入沉降器3，在此進(jìn)行氣固物流的快速分離。裂解氣從沉降器頂部出口6排出，失活的催化劑沿沉降器下行，被從管線5噴入的汽提蒸汽汽提。汽提后的待生催化劑向下進(jìn)入再生器，在此進(jìn)行燒焦再生反應(yīng)。在燒焦再生過(guò)程中催化劑吸收大量的熱量，溫度升高到800～900℃。高溫再生催化劑從再生器引出沿再生斜管返回提升管的預(yù)提升段循環(huán)使用。
如果裂解原料烴為石腦油、輕柴油、直餾蠟油、常壓渣油、焦化蠟油、乙烷、丙烷等中的兩種或兩種以上時(shí)，均可按上述方法使不同原料從不同位置進(jìn)入裝置，實(shí)現(xiàn)裂解條件的優(yōu)化。
發(fā)明效果實(shí)現(xiàn)不同性質(zhì)的原料在各不相同的工藝條件下裂解達(dá)到優(yōu)化反應(yīng)條件，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，例如乙烯產(chǎn)率能達(dá)到21.30％(wt)以上，并能節(jié)省設(shè)備投資和操作費(fèi)用。
實(shí)施例一本實(shí)施例為常壓渣油與乙烷共同為原料的裂解結(jié)果。在高低并列式提升管裝置上，先將難裂解的乙烷從提升管低部引入裝置，與高活性的熾熱再生催化劑接觸反應(yīng)，此時(shí)再生催化劑的溫度為820℃，引入乙烷后的烴劑混合物流溫度為810℃。常壓渣油入口設(shè)置在乙烷入口上方4.2米處。此時(shí)，乙烷停留時(shí)間為0.4～0.5秒。加入常渣后的混合物流溫度為740℃，提升管出口溫度為710℃，本例所用的催化劑編號(hào)A，其性質(zhì)和組成見(jiàn)表1。提升管中型試驗(yàn)的工藝條件和物料平衡情況見(jiàn)表2。為了便于對(duì)比，表2中同時(shí)列出了常壓渣油與乙烷從同一進(jìn)料口混合進(jìn)料的中試情況。
本實(shí)施例說(shuō)明，常壓渣油制烯烴工藝中，采用本發(fā)明的多點(diǎn)進(jìn)料法，重質(zhì)渣油和乙烷都實(shí)現(xiàn)了較優(yōu)化的裂解條件，轉(zhuǎn)化率亦比較合適。常壓渣油裂解的乙烯產(chǎn)率為22.36w％，乙烷裂解的乙烯產(chǎn)率為43.88w％，乙烷轉(zhuǎn)化率達(dá)到61.13w％，乙烷轉(zhuǎn)化的乙烯選擇性達(dá)到71.78w％。而若乙烷與重油從同一進(jìn)料口入裝置，在劑油混合溫度為740℃時(shí)，乙烷的轉(zhuǎn)化率只有8.61％。
實(shí)施例二本實(shí)施例為常壓渣油和直餾汽油同時(shí)為原料的裂解結(jié)果，提升管中型試驗(yàn)的工藝條件和物料平衡情況見(jiàn)表3。直餾汽油從提升管底部進(jìn)入裝置，油劑混合溫度為780℃，在直餾汽油進(jìn)料口上方4.2米處噴入常壓渣油，此處的混合物流溫度為700℃，提升管出口溫度為660℃。
本實(shí)施例說(shuō)明，采用本發(fā)明的多點(diǎn)進(jìn)料方法，在保證常壓渣油在優(yōu)化條件下裂解的前提下，直餾汽油達(dá)到了較高的裂解深度。
附圖及其說(shuō)明附圖1-本發(fā)明方法以提升管反應(yīng)器為例的示意圖1-提升管2-預(yù)提升氣3-沉降器4-再生催化劑5-汽提蒸汽管線6-裂解氣出口Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均為原料入口表1催化劑的性質(zhì)及組成
<p>表2乙烷與常壓渣油同時(shí)為原料的裂解結(jié)果
表3直餾汽油與常壓渣油同時(shí)為原料的裂解結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種烴類與固體粒狀催化劑接觸轉(zhuǎn)化制取乙烯為主的低碳烯烴并且兼產(chǎn)輕質(zhì)芳烴的烴類轉(zhuǎn)化方法，包括(1)在活塞流式反應(yīng)器上設(shè)置一組或多組原料入口，使物化性質(zhì)不同的烴類原料分別從不同位置的入口引入反應(yīng)器中，使之分別與溫度和/或活性不同的催化劑接觸，于溫度600～900℃，壓力為0.13～0.40MPa(絕壓)，劑油比5～100，劑油接觸時(shí)間為0.02～5秒下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后的油氣與催化劑快速分離并被急冷，催化劑經(jīng)再生后循環(huán)使用。(2)上述物化性質(zhì)不同的烴類原料包括重質(zhì)烴類和輕質(zhì)烴類，重質(zhì)烴類指餾程在350℃以上的烴類，包括直流重質(zhì)量烴和二次加工的重質(zhì)烴，即各種直餾減壓瓦斯油，常壓渣油，焦化瓦斯油，熱裂化重油，溶劑脫瀝青油以及各種重質(zhì)烴類經(jīng)溶劑抽提的抽余油，上述的輕質(zhì)烴是餾程在350℃以下的烴類，包括乙烷、丙烷、液化石油氣、煉廠石油氣、油田氣、油田輕烴、石腦油和輕柴油。(3)多種進(jìn)料方式是把難裂解的烴類首先引入反應(yīng)器，使從再生器來(lái)的高溫高活性催化劑首先與之接觸使之裂解，同時(shí)使催化劑降溫并減活，然后依次引入其他較易裂解的各股烴類進(jìn)料，后引入的烴類對(duì)先引入的烴類起到急冷作用；從不同入口進(jìn)入反應(yīng)器的烴類，其反應(yīng)條件不同，輕烴的反應(yīng)溫度控制在700～900℃，重質(zhì)烴類的反應(yīng)溫度為600～800℃；依次引入反應(yīng)器的各股烴類在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間差別為0.01～3秒。(4)待生催化劑汽提后送入再生器燒焦再生，再生溫度為750～950℃，再生催化劑輸送線上經(jīng)水蒸汽汽提后再返回反應(yīng)器循環(huán)使用。
全文摘要
一種烴類與固體粒狀催化劑接觸轉(zhuǎn)化制乙烯、丙烯等低碳烯烴和輕質(zhì)芳烴的烴類轉(zhuǎn)化方法。本方法采用活塞流式反應(yīng)器,并在反應(yīng)器上設(shè)置多組進(jìn)料口,可以使性質(zhì)不同的烴類從不同的進(jìn)料口進(jìn)入裝置,并在各不相同的工藝條件下進(jìn)行裂解反應(yīng),實(shí)現(xiàn)優(yōu)化反應(yīng)條件、優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、節(jié)省設(shè)備投資和操作費(fèi)用的目的。本方法適用于從煉廠氣、液態(tài)烴到重質(zhì)渣油的各種烴類的單獨(dú)裂解或者共同為原料的裂解。
文檔編號(hào)C10G11/05GK1215041SQ97119048
公開(kāi)日1999年4月28日 申請(qǐng)日期1997年10月20日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月20日
發(fā)明者沙穎遜, 崔中強(qiáng), 王國(guó)良, 王明黨 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工總公司, 中國(guó)石化洛陽(yáng)石油化工工程公司