一種減壓催化裂解增產低碳烯烴的方法

2023-08-06 15:52:11

專利名稱：：一種減壓催化裂解增產低碳烯烴的方法
技術領域：
：本發明涉及一種重質油生產低碳烯烴的方法，更具體地說，涉及一種重質油催化裂解增產低碳烯烴的方法。
背景技術：
：全球石油供應曰趨緊張，煉油企業的利潤空間變得越來越窄，而低碳烯烴用量逐年增長，價格一直處於較高水平，在這種形勢下，以重質油為原料生產低碳具有很高的經濟效益。催化裂解反應是體積膨脹的反應。原料油基本都是大分子烴，在催化劑表面的L酸或B酸活性位上，在一定的溫度下，大分子裂解或裂化形成小分子烴類，反應系統的體積急劇膨脹，在這種情況下，如果反應器設計一定，則由於物料流在後系統(分餾塔、換熱器等)流體力學的限制，反應器內必然形成一定的壓力，而且這種壓力隨操作溫度、原料油投入速率、轉化率等因素發生變化。反應器內壓力升高，將導致裂化反應平衡向左移動，即平衡轉化率降低。降低反應壓力使裂化反應平衡向右移動，可以提高小分子烴類包括低碳烯烴產率。另外，裂化反應系統不僅存在裂化反應，還存在偶合反應，即小分子烯烴與其它烴類偶合生成大分子烴類。。影響偶合反應平衡的因素同樣包括壓力、溫度、產物濃度或氣相分壓等。反應器壓力上升，偶合反應加快，即氣相烯烴分子含量降低。對於催化裂化或裂解來說，操作參數溫度和壓力是相互關聯的。在以多產低碳烯烴為目的的操作中，提高反應溫度有利於提高中間大小烴類分子的裂化，同時反應器總壓將有所升高，對提高目的產物產率形成限制。目前通常採用反應器內注入水蒸汽降低反應分壓的方式降低反應壓力，但是這種方法存在反應器處理量降低，反應器利用效率低的缺點。
發明內容本發明的目的是提供一種降低反應器內壓力並且提高反應器利用效率的多產低碳烯烴的方法。本發明提供的減壓催化裂解增產低碳烯烴的方法，將原料油引入催化裂化反應器中，與催化裂解催化劑接觸，在反應溫度為500°C~650°C、重時空速為lh"12h"、劑油比為1-10的條件下反應，分離待生催化劑和反應油氣，分離出的待生催化劑在反應器汽提部分與水蒸汽逆流接觸汽提出催化劑中攜帶的殘留油氣，經汽提後的待生催化劑引入再生器燒焦再生；分離出的反應油氣引入分餾塔分餾為富氣、汽油、柴油和油漿，所述富氣由分餾塔頂引出經換熱器冷卻並和水分離、經壓縮機壓縮後引入後續分離系統，分離得到低碳烯烴和其他產品；該反應器內的壓力小於l個大氣壓。本發明提供的方法中，通過輔助的真空系統降低後系統操作壓力來降低反應器內壓力，使反應器內壓力小於l個大氣壓或低於101.3kPa。本發明提供的方法中，所述的分離出的反應油氣引入分餾塔分餾為富氣、汽油、柴油和油漿，分餾塔頂排出的富氣含有大量水蒸汽，溫度在IO(TC左右，經過換熱冷卻後水蒸汽被冷凝排出，氣量減少，氣體溫度也降低到幾十攝氏度，在換熱器之後連接真空系統，例如真空泵，真空系統出口排出的氣體引入壓縮機，經壓縮後引入氣體分離和吸收穩定系統。由於反應器內絕對壓力要求達到30100kPa,真空度不高，真空系統出口壓力對富氣壓縮操作的影響不大。本發明提供的方法中，所述的反應器內壓力降低後，對反應-再生系統以及後分離系統的操作產生影響。反應器內壓力降到低於100kPa後，反應器汽提部分霧化水蒸汽的量將降低到0~6w%,汽提效果可以滿足要求。分離出的待生催化劑在反應器汽提部分經汽提後，被送往中間罐壓力切換系統，待生催化劑從中間罐進入再生器燒焦再生。恢復活性後的再生催化劑返回催化裂化反應器重複使用。本發明提供的方法中，所述的中間罐壓力切換系統由兩個以上中間罐、閘閥、壓力測量與控制系統組成。設置兩個以上中間罐可以切換使用。所述的中間罐與所述的反應器汽提部分連接時，關閉中間罐與再生器之間的閘閥，中間罐內的壓力和汽提部分的壓力平衡；罐內待生劑達到一定高度後，關閉中間罐和汽提部分的閘閥，注入水蒸汽或氮氣，升高罐內壓力到高於再生器壓力0.020.15MPa，優選0.03~0.10MPa之間，打開中間罐與再生器之間的鬧閥，待生劑進入再生器燒焦再生；罐內待生劑全部流出後，關閉中間罐與再生器之間的閘閥，抽出罐內氣體降低壓力至與汽提部分壓力接近時打開中間罐與汽提部分的閘閥，經汽提的待生劑再次流入中間罐內。本發明提供的方法中，所述中間罐的容積根據待生劑流量和切換周期確定，通常地，切換周期為10~120分鐘，罐內壓力在50~120KPa之間變本發明提供的方法中，所述的再生器的操作條件為反應溫度為600~720°C,再生劑上的焦炭含量為0.05~0.1w%。再生催化劑從再生器輸送到反應器的壓降有所升高，可通過減小輸送管直徑或減小滑閥開度等方式來控制催化劑流量。本發明提供的方法中，所述的分餾塔的操作壓力也相應降低，由於壓力降低，各餾分的切割點依次降低，因此和常壓分餾塔相比，需要下調操作溫度。分餾塔的操作條件為塔頂溫度為50~100°C,塔底溫度為280360°C，壓力為0.05~0.16MPa。本發明提供的方法中，所述的催化裂化反應器為提升管反應器和/或流化床反應器，當所述的催化裂化反應器為提升管反應器時，原料油經預熱後由噴嘴噴入提升管內，和常壓下操作的催化裂化反應器相比，噴嘴的入口壓力也相應降低，噴嘴的入口壓力為0.20.8MPa。本發明提供的方法中，所述的催化劑的活性組分包括Y型分子篩和中孔分子篩。所述的Y型分子篩為Y型及其衍生或改性分子篩，如HY、REY、HREY、USY等；所述的中孔分子篩為具有MFI結構的分子篩，包括ZSM-5、ZSP系列(鐵改性)、ZRP系列(稀土改性)。所述催化劑中，以催化劑的總重量計，分子篩的含量為10~50w%。其中，Y型分子篩與中孔分子篩的重量比為1:(0.2~1.8)。本發明提供的方法中，所述的原料為輕質和/或重質石油烴，優選石蠟基原料油，重質石油烴殘炭為6~20w%。本發明提供的方法具有以下有益效果反應器壓力降低使裂化反應平衡向右移動，提高了裂化氣產率，其中-.液化氣產率增長6~17個百分點，反應產物中乙烯與丙烯的總產率增加1621個百分點，丙烯產率增長710個百分點。另夕卜，和向反應器內注入水蒸汽降低反應分壓的方法相比，本發明提供的方法提高了反應器處理量，減少了水蒸汽用量，從而降低了能耗；減輕了分餾塔的負荷，降低了分餾塔溫度並減少了分餾塔結焦。具體實施例方式下面的實施例將對本發明做進一步的說明，但並不因此而限制本發明。實施例和對比例中釆用的催化劑MMC-2由中石化催化劑齊魯分公司生產。反應後油氣組成由氣相色譜法分析。對比例在流化床催化裂解反應裝置的反應器中裝入MMC-2催化劑240g，通入原料油在55(TC溫度下反應，劑油比為8，重時空速為6h",出口壓力為106kPa。原料性質見表l，催化劑性質見表2，反應操作條件和產品分布見表3。實施例1反應裝置和催化劑同對比例，釆用抽水-排水收集裂化氣的方法，即在固定流化床氣體收集系統進行改造，將集氣瓶放大3倍，充滿鹽水。反應開始時用泵向外抽水，維持集氣瓶內的真空度為0.325kPa。反應操作條件和產物分布見表3。實施例2反應裝置和催化劑同對比例，同實施例2釆用抽水-排水收集裂化氣的方法調節反應器內的壓力，反應開始時用泵向外抽水，維持集氣瓶內的真空度為21.325kPa。反應操作條件和產物分布見表3。實施例3反應裝置和催化劑同對比例1,固定流化床氣體收集系統進行改造，將反應器出口的反應油氣經冷卻後分離出液相，將氣相出口連接真空泵，並收集真空泵排出的氣體進行分析，調節真空度為51.325kPa。其它條件與對比例相同，反應操作條件和產物分布見表3。tableseeoriginaldocumentpage9tableseeoriginaldocumentpage10表3tableseeoriginaldocumentpage11由表3中數據可見，釆用本發明提供的方法降低反應器壓力後，反應器壓力降低了6~56kPa,乙烯產率提高8.28-10.52個百分點，丙烯產率提高7.19.5個百分點。同時，反應器總壓降低後，注水量降低24個百分點，重時空速提高，即相同反應器的加工能力提高，反應器利用效率增加。權利要求1、一種減壓催化裂解增產低碳烯烴的方法，將原料油引入催化裂化反應器中，與催化裂解催化劑接觸，在反應溫度為500℃～650℃、重時空速為1h-1～12h-1、劑油比為1～10的條件下反應，分離待生催化劑和反應油氣，分離出的待生催化劑在反應器汽提部分與水蒸汽逆流接觸汽提出催化劑中攜帶的殘留油氣，經汽提後的待生催化劑引入再生器燒焦再生；分離出的反應油氣引入分餾塔分餾為富氣、汽油、柴油和油漿，所述富氣由分餾塔頂引出經換熱器冷卻並和水分離、經壓縮機壓縮後引入後續分離系統，分離得到低碳烯烴和其他產品；其特徵在於該反應器內的壓力小於1個大氣壓。2、按照權利要求l的方法，其特徵在於所述的換熱器出口與壓縮機入口之間連接真空系統。3、按照權利要求1的方法，其特徵在於所述反應器汽提部分與再生器之間連接中間罐和壓力切換系統，所述的中間罐壓力切換系統由兩個以上中間罐、閘閥、壓力測量與控制系統組成。4、按照權利要求3的方法，其特徵在於所述的中間罐與所述的汽提部分連接時，關閉中間罐與再生器之間的閘閥，中間罐內的壓力和汽提部分的壓力平衡；罐內待生劑達到一定高度後，關閉中間罐和汽提部分的閘閥，注入水蒸汽或氮氣，升高罐內壓力到高於再生器壓力0.020.15MPa，打開中間罐與再生器之間的閘閥，待生劑進入再生器燒焦再生；罐內待生劑全部流出後，關閉中間罐與再生器之間的閘閥，抽出罐內氣體降低壓力至與汽提部分壓力接近時，打開中間罐與汽提部分的閘閥，經汽提的待生劑再次流入中間罐內。5、按照權利要求1~4中任一的方法，其特徵在於所述分餾塔的操作條件為塔頂溫度為50~IO(TC,塔底溫度為280~360°C,塔頂壓力為0.05~O.薩Pa。6、按照權利要求1~4中任一的方法，其特徵在於所述催化裂化反應器為提升管反應器和/或床層反應器。7、按照權利要求6的方法，其特徵在於所述的提升管反應器中，原料油經預熱後噴入提升管反應器，噴嘴的入口壓力為0.20.8MPa。8、按照權利要求1~4和7中任一的方法，其特徵在於所述的催化裂解催化劑的活性組分含有Y型分子篩和具有MFI結構的分子篩。9、按照權利要求1~4和7中任一的方法，其特徵在於所述的原料油為輕質石油烴和/或重質石油烴。全文摘要一種減壓催化裂解增產低碳烯烴的方法，將原料油引入催化裂化反應器中，與催化裂解催化劑接觸，在反應溫度為500℃～650℃、反應器內壓力小於1個大氣壓，重時空速為1h-1～12h-1、劑油比為1～10的條件下反應，分離待生催化劑和反應油氣，分離出的待生催化劑經汽提、再生後循環使用，分離出的反應油氣經後續分離後得到低碳烯烴和其它產品。採用本發明提供的方法反應產物中乙烯與丙烯的總產率提高15～20個百分點。另外，本發明提供的方法減少了水蒸汽用量，從而降低了能耗；減輕了分餾塔的負荷，降低了分餾溫度並減少了分餾塔結焦。文檔編號C07C4/06GK101450883SQ20071017884公開日2009年6月10日申請日期2007年12月6日優先權日2007年12月6日發明者吳治國,魯維民申請人:中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院