CN102295510A - 石脑油催化转化为低碳烯烃的方法 - Google Patents

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王华文
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Abstract

本发明涉及一种石脑油催化转化为低碳烯烃的方法，主要解决现有技术中低碳烯烃收率不高的问题。本发明通过采用一种石脑油催化转化为低碳烯烃的方法，包括以下步骤：(a)提供一种反应装置，包括石脑油转化反应器、再生器、沉降汽提器、气固旋风分离器；(b)主要为石脑油的原料在石脑油转化反应器中与催化剂接触，生成产品，同时形成积碳催化剂，进入再生器上方的沉降汽提器；(c)积碳催化剂进入汽提区，经汽提后的积碳催化剂一部分返回石脑油转化反应器上段，一部分进入再生器再生，形成再生催化剂；(d)再生催化剂进入石脑油转化反应器下段；其中，再生催化剂活性指数大于0.8的技术方案较好地解决了上述问题，可用于低碳烯烃的工业生产中。

Description

石脑油催化转化为低碳烯烃的方法
技术领域
本发明涉及一种石脑油催化转化为低碳烯烃的方法。
技术背景
低碳烯烃，即乙烯和丙烯，是两种重要的基础化工原料，其需求量在不断增加。目前，乙烯、丙烯的生产主要依赖蒸汽热裂解和催化裂化。约90％的乙烯和61％的丙烯来自蒸汽热裂解过程，热裂解反应需要高温，能耗大，丙烯属于联产产物，收率低，且乙烯与丙烯比例调变幅度有限。我国蒸汽热裂解装置的原料主要是石脑油，原料过于单一，而目前我国原油劣质化和重质化的趋势日益严重，再加上国内市场对汽油的需求量也很大，所以势必会导致蒸汽热裂解装置因原料紧缺，生产成本增加，发展受到限制。
石脑油是一种轻质油品，由原油蒸馏或石油二次加工切取相应馏分而得。其沸点范围依需要而定，通常为较宽的馏程，如20～220℃。石脑油是管式炉裂解制取乙烯，丙烯及催化重整制取苯、甲苯、二甲苯的重要原料。作为裂解原料，要求石脑油组成中烷烃和环烷烃的含量不低于70％(体积)。石脑油催化裂解制低碳烯烃则是在催化剂存在的条件下，对石油烃类进行裂解来获得低碳烯烃的生产过程。同传统的管式炉蒸汽热裂解相比，该过程反应温度比蒸汽裂解反应约低50～200℃，能耗显著降低；裂解炉管内壁结焦速率也会降低，从而可延长操作周期，增加炉管寿命；同时二氧化碳排放也会降低，减轻了污染，并可灵活调整产品结构。
CN 200610027910公布了一种石脑油催化裂解制乙烯丙烯的方法，通过采用一种ZSM-5/丝光沸石复合分子筛为催化剂，以C4～C10为原料，在反应温度为600～700℃，反应空速为0.1～2小时-1，水/石脑油重量比为1～4∶1的条件下反应生成乙烯、丙烯。但方法中的低碳烯烃收率均为固定床考评结果，水与石脑油的比例过大，且存在低碳系统收率较低的问题。
US 20070083071公布了一种烃催化裂解生产乙烯、丙烯的工艺方法，烃原料在催化裂解炉中转化为包括低碳烯烃的产品，然后将产品物流通过一系列工艺分离成C2～C3烷烃、C2～C3烯烃、C4+烃三种物流，将C2～C3烷烃返回管式裂解炉进行热裂解，C4+烃返回催化裂解炉进行催化裂解，最终得到较高收率的乙烯、丙烯产品。该方法采用提升管反应器，反应物停留时间较短，当采用石脑油作为原料时，采用循环工艺时的低碳烯烃产品收率最高才能达到42.77％，仍然偏低。
现有技术中均存在低碳烯烃收率较低的问题。本发明有针对性的解决了该问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的低碳烯烃收率不高的问题，提供一种新的石脑油催化转化为低碳烯烃的方法。该方法用于低碳烯烃的生产中，具有低碳烯烃收率较高的优点。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种石脑油催化转化为低碳烯烃的方法，所述方法包括以下步骤：(a)提供一种反应装置，包括石脑油转化反应器、再生器、沉降汽提器、气固旋风分离器、催化剂循环管线；(b)主要为石脑油的原料在石脑油转化反应器中与分子筛催化剂接触，生成包括低碳烯烃的产品物流，同时形成积碳催化剂，进入位于再生器上方的沉降汽提器；(c)所述经过气固分离的积碳催化剂进入汽提区，与汽提介质接触，经汽提后的积碳催化剂一部分返回石脑油转化反应器上段，一部分通过待生立管进入再生器再生，形成再生催化剂；(d)所述再生催化剂经脱气后进入石脑油转化反应器下段；其中，所述再生催化剂活性指数大于0.8。
上述技术方案中，所述分子筛包括ZSM-5；所述石脑油转化反应器为提升管和床层串联型式，下段为提升管，上段为快速流化床，上段直径与下段直径之比为1.2～2.5∶1；所述再生催化剂活性指数大于0.9；所述汽提介质为水蒸气；所述积碳催化剂60～90％通过再生斜管返回石脑油转化反应器，10～40％进入再生器；所述石脑油转化反应器中反应条件为：反应温度为570～650℃，下段气相线速为5～10米/秒，上段气相线速为1.5～3.0米/秒，再生斜管中催化剂的质量流量与石脑油的质量流量之比为0.5～1.5∶1；所述石脑油馏程在20℃～220℃之间；在石脑油进料中添加水蒸气作为稀释剂，水蒸气与石脑油的质量比为0.2～1.5∶1；将分离工段分离出的碳四以上烃的50％～90％返回石脑油转化反应器上段。
再生催化剂活性指数用于体现失活催化剂的再生程度，以新鲜催化剂为基准，以固定条件下各催化剂转化石脑油的量进行相对比较，计算方法为：再生催化剂活性指数＝(一定条件下再生催化剂转化的石脑油量/一定条件下新鲜催化剂转化的石脑油量)×100％。
采用本发明的方法，通过采用下细上粗的反应器，有效保证了石脑油裂解反应所需的气固接触时间，提高了烯烃的单程收率。同时石脑油转化反应器上段还转化反应过程中生成的碳四以上混合烃，进一步提高了低碳烯烃收率。
采用本发明的技术方案：所述分子筛包括ZSM-5；所述石脑油转化反应器为提升管和床层串联型式，下段为提升管，上段为快速流化床，上段直径与下段直径之比为1.2～2.5∶1；所述再生催化剂活性指数大于0.9；所述汽提介质为水蒸气；所述积碳催化剂60～90％通过再生斜管返回石脑油转化反应器，10～40％进入再生器；所述石脑油转化反应器中反应条件为：反应温度为570～650℃，下段气相线速为5～10米/秒，上段气相线速为1.5～3.0米/秒，再生斜管中催化剂的质量流量与石脑油的质量流量之比为0.5～1.5∶1；所述石脑油馏程在20℃～220℃之间，在石脑油进料中添加水蒸气作为稀释剂，水蒸气与石脑油的质量比为0.2～1.5∶1，将分离工段分离出的碳四以上烃的50％～90％返回石脑油转化反应器上段，低碳烯烃收率可达到43.52％重量，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1为本发明所述方法的流程示意图。
图1中，1为再生介质入口管线；2为待生塞阀；3为石脑油原料进料管线；4为缓冲区；5为脱气介质进料管线；6为再生斜管；7为脱气罐；8为石脑油转化反应器下段；9为石脑油转化反应器上段进料；10为石脑油转化反应器上段；11为待生立管；12为脱气气体返回再生器管线；13为再生器；14为汽提介质入口管线；15为再生器旋风分离器；16为再生烟气出口管线；17为沉降汽提器；18为汽提区；19为汽提器催化剂进入石脑油转化反应器上段输送管线；20为气固旋风分离器；21为产品出口管线。
主要为石脑油的原料通过管线3进入石脑油转化反应器下段8中与分子筛催化剂接触，生成的产品和催化剂一起进入石脑油转化反应器上段10，继续反应，生成包括低碳烯烃的产品和积碳催化剂，积碳催化剂经过气固分离后进入汽提区18，与汽提介质接触，经汽提后的积碳催化剂一部分返回石脑油转化反应器上段10，一部分通过待生立管11进入再生器13再生，形成再生催化剂，再生催化剂经脱气后进入石脑油转化反应器下段8。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
具体实施方式
【实施例1】
在如图1所示的反应-再生装置中，催化剂采用ZSM-5，硅铝比为50(体积)。再生器平均温度为675℃，待生剂积碳量为2.5％(重量)，再生催化剂积碳量为0.23％(重量)。沉降汽提器位于再生器上部，汽提区内置于再生器内，汽提介质为水蒸气。石脑油转化反应器为提升管和床层串联型式，下段为提升管，上段为快速流化床，上段直径与下段直径之比为2.0∶1，石脑油馏程在25～204℃，烷烃和环烷烃的含量为93.5％(重量)，烯烃含量小于02％(重量)，芳烃含量为6.2％(重量)，并添加水蒸气作为稀释剂，水蒸气与石脑油的质量比为10∶1，与石脑油混合进料。石脑油转化反应器下段反应温度为632℃，下段气相线速为7.3米/秒，上段反应温度为608℃，上段气相线速为2.1米/秒，再生斜管中催化剂的质量流量与石脑油的质量流量之比为0.8∶1，积碳催化剂70％通过再生斜管返回石脑油转化反应器，30％进入再生器。将分离工段分离出的碳四以上烃的50％返回石脑油转化反应器上段，再生催化剂活性指数为0.9，保持催化剂流动控制的稳定性，产品气采用在线气相色谱分析，低碳烯烃收率为37.32％重量。
【实施例2～3】
按照实施例1所述的条件和步骤，只是改变石脑油转化反应器的反应温度，实验结果见表1。
表1
参数   石脑油转化反应器下段反应温度，℃   石脑油转化反应器上段反应温度，℃   低碳烯烃收率，％重量
  实施例2   580   568   32.65
  实施例3   650   638   40.11
【实施例3～4】
按照实施例1所述的条件和步骤，只是改变石脑油转化反应器气相线速，实验结果见表2。
表2
参数   石脑油转化反应器下段气相线速，米/秒   石脑油转化反应器上段气相线速，米/秒   低碳烯烃收率，％重量
  实施例3   5.0   1.5   35.14
  实施例4   10.0   3.0   31.01
【实施例5～6】
按照实施例1所述的条件和步骤，只是改变再生斜管中催化剂的质量流量与石脑油的质量流量之比，实验结果见表3。
表3
参数   再生斜管中催化剂的质量流量与石脑油的质量流量之比 低碳烯烃收率，％重量
  实施例5   0.5   42.37
  实施例6   1.5   34.98
【实施例7】
按照实施例1所述的条件和步骤，改变水蒸气与石脑油的质量比，实验结果见表4。
表4
  参数   水蒸气与石脑油的质量比   低碳烯烃收率，％重量
  实施例5   0.2∶1   28.67
  实施例6   1.5∶1   39.87
【实施例8】
按照实施例1所述的条件和步骤，积碳催化剂60％通过再生斜管返回石脑油转化反应器，40％进入再生器，低碳烯烃收率为37.05％重量。
【实施例9】
按照实施例1所述的条件和步骤，积碳催化剂90％通过再生斜管返回石脑油转化反应器，10％进入再生器，低碳烯烃收率为40.02％重量。
【实施例10】
按照实施例1所述的条件和步骤，石脑油转化反应器上段直径与下段直径之比为1.2∶1，低碳烯烃收率为33.74％重量。
【实施例11】
按照实施例1所述的条件和步骤，石脑油转化反应器上段直径与下段直径之比为2.5∶1，低碳烯烃收率为43.52％重量。
【实施例12】
按照实施例1所述的条件和步骤，再生催化剂活性指数为0.8，低碳烯烃收率为32.47％重量。
【实施例13】
按照实施例1所述的条件和步骤，将分离工段分离出的碳四以上烃的90％返回石脑油转化反应器上段，低碳烯烃收率为42.21％重量。
显然，采用本发明的方法，可以达到提高低碳烯烃收率的目的，具有较大的技术优势，可用于低碳烯烃的工业生产中。

Claims (9)

1.一种石脑油催化转化为低碳烯烃的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)提供一种反应装置，包括石脑油转化反应器、再生器、沉降汽提器、气固旋风分离器、催化剂循环管线；
(b)主要为石脑油的原料在石脑油转化反应器中与分子筛催化剂接触，生成包括低碳烯烃的产品物流，同时形成积碳催化剂，进入位于再生器上方的沉降汽提器；
(c)所述经过气固分离的积碳催化剂进入汽提区，与汽提介质接触，经汽提后的积碳催化剂一部分返回石脑油转化反应器上段，一部分通过待生立管进入再生器再生，形成再生催化剂；
(d)所述再生催化剂经脱气后进入石脑油转化反应器下段；
其中，所述再生催化剂活性指数大于0.8。
2.根据权利要求1所述石脑油催化转化为低碳烯烃的方法，其特征在于所述分子筛包括ZSM-5；所述石脑油转化反应器为提升管和床层串联型式，下段为提升管，上段为快速流化床，上段直径与下段直径之比为1.2～2.5∶1。
3.根据权利要求1所述石脑油催化转化为低碳烯烃的方法，其特征在于所述再生催化剂活性指数大于0.9。
4.根据权利要求1所述石脑油催化转化为低碳烯烃的方法，其特征在于所述汽提介质为水蒸气。
5.根据权利要求1所述石脑油催化转化为低碳烯烃的方法，其特征在于所述积碳催化剂60～90％通过再生斜管返回石脑油转化反应器，10～40％进入再生器。
6.根据权利要求1所述石脑油催化转化为低碳烯烃的方法，其特征在于所述石脑油转化反应器中反应条件为：反应温度为570～650℃，下段气相线速为5～10米/秒，上段气相线速为1.5～3.0米/秒，再生斜管中催化剂的质量流量与石脑油的质量流量之比为0.5～1.5∶1。
7.根据权利要求1所述石脑油催化转化为低碳烯烃的方法，其特征在于所述石脑油馏程在20℃～220℃之间。
8.根据权利要求1所述石脑油催化转化为低碳烯烃的方法，其特征在于在石脑油进料中添加水蒸气作为稀释剂，水蒸气与石脑油的质量比为0.2～1.5∶1。
9.根据权利要求1所述石脑油催化转化为低碳烯烃的方法，其特征在于将分离工段分离出的碳四以上烃的50％～90％返回石脑油转化反应器上段。
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