一種重油催化裂解制低碳烯烴催化劑性能評價方法
2023-12-06 09:51:41
專利名稱：一種重油催化裂解制低碳烯烴催化劑性能評價方法
技術領域：
本發明涉及石油加工領域中用於重油催化裂解制低碳烯烴催化劑性能評價。
背景技術：
以乙烯、丙烯為代表的低碳烯烴是化學工業的最基本原料，隨著石油化學工業的快速發展，世界範圍內對低碳烯烴，特別是乙烯、丙烯的需求越來越旺盛。據預測，乙烯作為石化行業的龍頭，到2010年世界生產能力將由2005年的117Mt增長到152Mt。而在我國，2010年乙烯需求量可增長到29. 60Mt，丙烯則是規模僅次於乙烯的最重要的基本有機原料之一，世界丙烯需求量年增長率達到12%左右。預計2010年丙烯產量可以達到8. 6Mt，而丙烯表觀消費量將達到10.49Mt。所以說，乙烯、丙烯平衡存在很大缺口，大力發展以乙烯、丙烯為主的低碳烯烴生產技術具有很重要的現實意義。目前，國內外多以天然氣或輕質石油餾分為原料，採用乙烯聯合裝置中蒸汽裂解工藝生產低碳烯烴。在過去10 15年裡，世界50%以上的乙烯是以石腦油為原料的裂解裝置生產的，丙烯的生產則主要依靠蒸汽裂解和催化裂化的副產，全球丙烯產量中70%來源於蒸汽裂解二8%來源於催化裂化和2%來源於丙烷脫氫等技術。在我國，催化裂化生產的丙烯佔總產量的比例為39%左右，而蒸汽裂解生產的丙烯佔總產量的比例約為61%。由於我國原油偏重，輕烴和石腦油資源貧乏，進一步發展蒸汽裂解將受到原料油供應的制約，這將嚴重影響我國乙烯、丙烯工業的發展。因此有必要加大開發重質油裂解製取低碳烯烴技術的力度和工業推廣的進程，以滿足國民經濟的快速增長對低碳烯烴的需求。因此，有必要進行重質油催化裂解催化劑製取低碳烯烴評價方法的研究，獲得與工業裝置規律相接近的運行數據，建立能夠反映催化劑以及重質油活性規律的評價方法，提高催化劑評價效率和評價準確度。為重質油裂解製取低碳烯烴催化劑以及工藝開發提供技術支持。
發明內容
本發明的目的在於提供一種重油催化裂解制低碳烯烴催化劑性能評價方法。為實現上述目的，本發明提供的重油催化裂解制低碳烯烴催化劑性能評價方法，其特徵在於將微球催化劑裝入固定流化床反應器，反應器的反應溫度在400 750°C，優選的反應溫度在550 650°C ；經過原料預熱箱預熱的重油通過油泵經過重油汽化爐汽化後與來自水蒸氣汽化爐的高溫水蒸汽接觸混合後通過催化劑床層；反應後的油氣通過多級冷凝進行分離，氣體經過淨化後進入在線色譜進行分析，液體通過靜置、封瓶送色譜分析組成；反應後採用氧氣進行催化劑的再生，再生後的煙氣通過二氧化碳轉化爐轉化為二氧化碳，進入二氧化碳紅外分析儀進行二氧化碳濃度分析，由二氧化碳曲線得出催化劑上焦炭含量；固定流化床反應器自上至下由沉降段M、反應段N和分散段H組成；反應器的頂部設有法蘭2，法蘭2上設有加劑管1、熱電偶套管3、原料油與流化氣體管4以及反應油氣導出管8，均通入至反應器內；沉降段M呈上小下大的正圓臺狀，高度與其上端直徑的比值最好為1 10 1 ；反應段N和分散段H均呈上大下小的倒圓臺狀，兩段形成一個倒圓錐形，即反應段的上端最大直徑與沉降段下端直徑相等，而其最小直徑與分散段上端最大直徑相等，反應段N高度與其上端直徑的比值最好為1 10 1 ；反應段N中央設有強化分布板5，與器壁之間留有空隙，空隙的距離最好為強化分布板5直徑的5 10%，強化分布板5的開孔率為60% 90% ；反應油與流化氣體管4垂直地穿過法蘭2和強化分布板5的中心，出口處設有噴嘴，位於反應段N與分散段H之間；伸入至反應器內的反應油氣導出管入口處套有過濾器7，過濾器7固定在法蘭上。本發明所用的固定流化床反應器中，強化分布板5上沿與反應器底部的垂直距離最好在分散段H底部上方10 20cm處，強化分布板5與反應器壁的距離為強化分布板5直徑的5 10%，大於原料油與流化氣體管4的下端離反應器底部的垂直距離，並且小於熱電偶套管的下端離反應器底部的垂直距離，強化分布板5的厚度為2 12mm，並且強化分布板5固定在原料油與流化氣體管4上。本發明所用的固定流化床反應器的頂部設置法蘭2，法蘭可以包括上、下法蘭盤，以及位於上、下法蘭盤之間的石墨密封墊片，其中，上法蘭盤可以加工成一定直徑的凹槽，凹槽內放置石墨密封墊片，通過石墨密封墊片使它與下法蘭盤通過螺栓緊密地固定連接在一起。本發明所用的固定流化床反應器的加劑管1，熱電偶套管3、反應油與流化氣體管4以及反應油氣導出管8均穿過並且固定於上法蘭盤。熱電偶套管3與反應器中心軸線平行，垂直插入反應器內部，其底端最好位於強化分布板5的上端，與強化分布板保持一定的距離，優選為2 10cm。本發明所用的固定流化床反應器的反應油氣導出管8最好設置為2 4組，均勻分布在法蘭上，每個過濾器7連接一個反應油氣導出管8。過濾器7可以採用陶瓷或粉末冶金材料。本發明所述的評價方法，裂化氣氣體樣品最好採用多維氣相色譜法，如利用四個閥進行切換和五根柱子進行組分分離的方法，一次進樣分析可將裂化氣中的20個組分(C1,c5，C6+)的各種氣態烴類，H2、o2、N2、co、o)2以及H2S安全分離，經兩個熱導檢測器檢測，記錄色譜圖並採用UOP 539標準提供的方法計算各組分的百分含量。本發明所述的評價方法，其中微球催化劑為採用噴霧成型方法製備。本發明所述的評價方法，其中的重油可以為蠟油，常壓渣油或減壓渣油。本發明所述的評價方法，其中再生後催化劑上焦炭含量C用公式(1)計算
權利要求
1.一種重油催化裂解制低碳烯烴催化劑性能評價方法，其特徵在於將微球催化劑裝入固定流化床反應器，反應器的反應溫度在400 750°C ；經過原料預熱箱預熱的重油通過油泵經過重油汽化爐汽化後與來自水蒸氣汽化爐的高溫水蒸汽接觸混合後通過催化劑床層；反應後的油氣通過多級冷凝進行分離，氣體經過淨化後進入在線色譜進行分析，液體通過靜置、封瓶送色譜分析組成；反應後採用氧氣進行催化劑的再生，再生後的煙氣通過二氧化碳轉化爐轉化為二氧化碳，進入二氧化碳紅外分析儀進行二氧化碳濃度分析，由二氧化碳曲線得出催化劑上焦炭含量；固定流化床反應器自上至下由沉降段、反應段和分散段組成；反應器的頂部設有法蘭O)，法蘭(2)上設有加劑管(1)、熱電偶套管(3)、原料油與流化氣體管以及反應油氣導出管(8)，均通入至反應器內；沉降段呈上小下大的正圓臺狀；反應段和分散段均呈上大下小的倒圓臺狀，兩段形成一個倒圓錐形，即反應段的上端最大直徑與沉降段下端直徑相等，而其最小直徑與分散段上端最大直徑相等；反應段中央設有強化分布板(5)，與器壁之間留有空隙，空隙的距離最好為強化分布板(5)直徑的5 10%，強化分布板(5)的開孔率為60% 90% ；反應油與流化氣體管(4)垂直地穿過法蘭(2)和強化分布板(5)的中心，出口處設有噴嘴，位於反應段與分散段之間；伸入至反應器內的反應油氣導出管入口處套有過濾器(7)。
2.根據權利要求1所述的評價方法，其特徵在於固定流化床反應器的熱電偶套管(3)與反應器中心軸線平行，垂直插入反應器內部，其底端位於強化分布板(5)的上端。
3.根據權利要求1所述的評價方法，其特徵在於固定流化床反應器的沉降段呈上小下大的正圓臺狀，高度與其上端直徑的比值為1 10 1 ；反應段高度與其上端直徑的比值為1 10 1。
4.根據權利要求1所述的評價方法，其特徵在於固定流化床反應器的反應油氣導出管(8)設置為2 4組，均勻分布在法蘭上。
5.根據權利要求1所述的評價方法，其特徵在於裂化氣氣體樣品採用多維氣相色譜法，一次分析可將裂化氣中的氣態烴類，H2, O2, N2, CO, CO2以及H2S分離，經兩個熱導檢測器檢測，記錄色譜圖並計算各組分的百分含量。
6.根據權利要求1所述的評價方法，其特徵在於微球催化劑為採用噴霧成型方法製備。
7.根據權利要求1所述的評價方法，其特徵在於重油為蠟油，常壓渣油或減壓渣油。
8.根據權利要求1所述的評價方法，其特徵在於再生後催化劑上焦炭含量C用公式⑴計算
9.根據權利要求1所述的評價方法，其特徵在於固定流化床反應器反應溫度在550 650 "C。
10.根據權利要求1所述的評價方法，其特徵在於原料預熱箱的預熱溫度為80 1200C ；重油汽化爐溫度為350 400°C ；水蒸氣汽化爐溫度為400 550°C。
全文摘要
一種重油催化裂解制低碳烯烴催化劑性能評價方法，其步驟如下A.將微球催化劑裝入固定流化床反應器。B.重油在預熱器中汽化後與高溫水蒸汽接觸混合後通過催化劑床層；C.反應後的油氣在氣液分離器中進行分離，氣體經過淨化後進入在線色譜進行分析，液體通過靜置、封瓶送色譜分析組成。D.反應後採用氧氣進行催化劑的再生，再生後的煙氣通過二氧化碳轉化爐轉化為二氧化碳，進入二氧化碳紅外分析儀進行二氧化碳濃度分析，由二氧化碳曲線得出催化劑上焦炭含量。使用本發明的評價方法，試驗數據的重複性好，原料油溫度控制準確，調節操作範圍寬，可為重質油高溫催化裂解制低碳烯烴的催化劑研發提供強大的技術支撐。
文檔編號G01N21/17GK102565209SQ20101062074
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月23日 優先權日2010年12月23日
發明者侯凱軍, 劉宏海, 婁來銀, 孫雪芹, 張海濤, 張愛群, 樊江濤, 王智峰, 王林, 田愛珍, 顧國強, 馬燕青, 高雄厚 申請人:中國石油天然氣股份有限公司