CN109012742A - 一种石脑油催化裂解的催化剂及制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种石脑油催化裂解的催化剂是由65‑80wt%的LaZSM‑5分子筛和20‑35wt%的Al2O3组成,且催化剂中金属镧的含量为0.3‑1.7wt%。催化剂应用于多段催化剂固定床绝热反应器进行石脑油的催化裂解反应,固定床绝热反应器内包含2‑6个催化剂床层,石脑油和水蒸气从反应器顶部进入第一催化剂床层,甲醇按照催化剂床层的数量分为若干股,分别从反应器的顶部和侧面进入各催化剂床层。本发明具有催化剂选择性好,使用寿命长,低碳烯烃收率高的优点。
Description
技术领域
本发明属于一种石脑油催化裂解的催化剂及制法和采用多段催化剂固定床绝热反应器进行石脑油催化裂解的方法。
背景技术
低碳烯烃、特别是乙烯和丙烯,是重要的石油化工基础产品。目前,绝大多数的乙烯和丙烯均来自石脑油蒸汽裂解技术。由于蒸汽裂解技术存在裂解温度高、蒸汽裂解炉规模已经达到极限等原因,石脑油催化裂解技术由于具有反应温度低、(乙烯+丙烯)收率高以及具有明显的节能效果而日益受到重视。王志喜等人对石脑油催化裂解技术进展进行了较好的综述(王志喜等,化工进展2013年底32卷第8期:催化裂解制低碳烯烃技术研究进展)。
日本化学工业协会与工业技术研究院共同开发的石脑油裂解工艺采用固定床反应器和负载稀土金属的沸石催化剂,可灵活调整丙烯/乙烯比,而且乙烯和丙烯总收率较传统蒸汽裂解提高不少(罗承先.日本开发成功石脑油催化裂解工艺[J].石油化工动态,2000,8(3):17.);俄罗斯学者开发的碱土金属负载ZSM-5催化剂应用于直馏石脑油催化裂解,C2~C4烯烃表现出较高的选择性(Erofeev V,Adyaeva L,Ryabov Y V.Pyrolysis ofstraight-run naphthaon ZSM-5 zeolites modified with alkaline-earth metalations[J].Russian Journal of Applied Chemistry,2001,74(2):235-237);韩国LG石化公司开发的石脑油催化裂解工艺以金属氧化物作为催化剂,已在韩国Yeosu的中试装置上进行了验证(赵淑战.LG公司开发出催化石脑油裂解工艺国外石油化工快报,2002,32(8):2.);韩国SK公司和美国KBR公司合作开发的先进催化裂解制烯烃工艺(ACO)以全馏程石脑油为原料,分别采用SK公司的分子筛催化剂和KBR公司的流化床反应器,丙烯/乙烯质量比可达0.92(陈硕,王定博,吉媛媛,等.丙烯为目的产物的技术进展[J].石油化工,2011,40(2):217-224)。中国石化上海石油化工研究院(汪哲明,陈希强,肖景娴.石脑油流化催化裂解制轻烯烃的方法:中国,102372555A[P].2012-03-14.)也在积极进行这方面的研究。
石脑油催化裂解制低碳烯烃的反应是一个强吸热反应,现有技术主要考虑了采用流化床反应器,以方便地为反应过程供热、满足反应的温度需要,但这样同时就带来了过程能耗高的问题,影响到技术的经济性。
大连化学物理研究所刘中民等人提出了甲醇与石脑油共进料的甲醇催化转化与石脑油催化裂解耦合概念,在其申请号为201010607910.8的中国专利“采用ZSM-5分子筛催化剂催化甲醇耦合石脑油裂解反应的方法”中提出了一种流化床或固定床石脑油催化裂解反应工艺。该专利提出的甲醇耦合工艺预期可以解决石脑油催化裂解反应吸热的问题。然而,在甲醇与石脑油共进料情况下,由于甲醇在ZSM-5分子筛催化剂上的转化反应速率大于石脑油催化裂解的反应速率,可能的结果是甲醇首先反应放出反应热,导致物料的超过其设定的反应温度区间,如此一方面导致石脑油催化裂解反应不能在设定的反应温度区间进行、从而改变产物的选择性,另一方面也会加速催化剂结焦失活。
石脑油催化裂解技术除在反应工艺方面还需要进一步发展之外,催化剂也是影响目标产品收率的关键因素。在甲醇参与的石脑油催化裂解工艺中,研究开发既可以催化甲醇转化高选择性获得低碳烯烃、又可以催化石脑油裂解为低碳烯烃的催化剂是重要的研究方向。
发明内容
本发明的目的是提供一种催化剂选择性好,使用寿命长,低碳烯烃收率高的石脑油催化裂解的催化剂及其制备方法和采用多段催化剂固定床绝热反应器进行石脑油催化裂解的方法。
本发明针对石脑油催化裂解过程的强吸热特性和甲醇催化转化过程的强放热特性,本发明提供了一种石脑油催化裂解的催化剂,在解决反应工艺和工程问题的同时解决了催化反应的选择性和使用寿命问题。同时提出一种采用多段催化剂固定床绝热反应器进行石脑油催化裂解的方法,此方法具有低碳烯烃的收率高,副产裂解汽油辛烷值高,裂解过程能耗较低的特点。
本发明石脑油催化裂解的催化剂是由65-80wt%的LaZSM-5分子筛和20-35wt%的Al2O3组成,且催化剂中金属镧的含量为0.3-1.7wt%。
本发明石脑油催化裂解的催化剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)在合成釜中用硅源、钠源和去离子水配制溶液A,在配料釜中用铝源、酸和去离子水配制溶液B,在配料釜中用镧源、去离子水配制溶液C;
(2)将溶液C加到合成釜的溶液A中,搅拌均匀后加入有机模板剂,完全混合均匀,密封;
(3)在搅拌下将合成釜内的物料升温至90℃-120℃,并在此温度下老化10-20h,然后将合成釜中的物料温度降至50℃以下;
(4)打开合成釜进料口,将溶液B加入合成釜中,重新密闭合成釜,以1-3℃/min的升温速率升温至160-190℃下晶化40-80h;
(5)晶化程序结束后,将合成釜内物料温度在1小时内强制冷却到40℃以下,将反应混合物进行过滤,用去离子水将滤饼洗涤至洗液的pH=8-9;
(6)取出滤饼,在100℃-120℃下干燥12-24h,再在500℃-550℃的空气氛围中焙烧2-4小时,得到钠型含镧LaZSM-5分子筛原粉;
(7)将上述钠型LaZSM-5分子筛原粉用0.1-1.0mol/L的HCL溶液交换4-6小时,过滤、洗涤,在100-120℃下烘干12-24h,再在500-650℃焙烧3-5小时,得到氢型LaZSM-5分子筛原粉;
(8)将氢型LaZSM-5分子筛原粉与粘合剂拟薄水铝石按质量比为(65-85):(15-35)的比例混合,研磨均匀;将硝酸配制成0.5-1.5%的溶液滴加入,充分捏合,挤条,在100-120℃下烘干,再在500-650℃焙烧3-5小时,得到石脑油催化裂解的催化剂,即LaZSM-5分子筛催化剂。
如上所述的硅源是模数为2.8-3.4的水玻璃、正硅酸乙酯或硅溶胶等。
如上所述的铝源是硫酸铝、硝酸铝、氯化铝或偏铝酸钠等。
如上所述的有机模板剂是脂肪胺,如含有2-6个碳原子的伯胺或二胺等。
如上所述的镧源为可溶性含元素镧的盐类,如La(NO3)3或La2(SO4)3等。
如上所述的酸有硫酸、硝酸、盐酸或磷酸等。
如上所述的钠源为硅酸钠,氢氧化钠或碳酸钠。
按照本发明提供的石脑油催化裂解的催化剂的制备方法,所有涉及到的原料的摩尔比如下:铝源以Al2O3计,硅源以SiO2计,钠源以Na2O计,镧源以La2O3计,去离子水为配制溶液溶液A、溶液B、溶液C所用的总水量,铝源:硅源:钠源:镧源:模板剂:去离子水=1:100-800:20-80:0.5-6:20-50:3000-300000。
按照本发明提供的石脑油催化裂解的催化剂的制备方法,催化剂中金属镧的含量为0.3-1.7%。
按照本发明提供的石脑油催化裂解的催化剂的制备方法,所获得的分子筛原粉的弱酸量为0.15-0.40mmol/g,强酸量为0.15-0.35mmol/g。弱酸/强酸摩尔比为0.5-1.8。
本发明提供的石脑油催化裂解的催化剂LaZSM-5分子筛催化剂既具有催化甲醇转化、高选择性生成低碳烯烃的作用,又具有催化石脑油裂解高选择性生成低碳烯烃的能力,且上述两个反应的工艺条件匹配,从而为本发明提供的多段催化剂固定床绝热反应器进行石脑油催化裂解过程提供了催化剂基础。
本发明石脑油催化裂解的催化剂的应用是采用多段催化剂固定床绝热反应器石脑油催化裂解的方法,它是将原料石脑油和原料甲醇分别汽化后,再分别与反应器出口物料换热升温,并经进一步加热,达到要求的反应温度,并引入适当温度的水蒸气,三种物料分别以适当的方式进入装有石脑油催化裂解的催化剂的固定床绝热反应器中,在催化剂的作用下,发生甲醇催化转化和石脑油催化裂解反应,反应完毕的混合物料分别与石脑油蒸汽、甲醇蒸汽换热降温,并进一步经水冷降温后,进入油水气三相分离器,分离得到气相产物、裂解汽油以及工艺水。
本发明具体的多段催化剂固定床绝热反应器进行石脑油催化裂解的方法,包括如下步骤:
(1)将多段催化剂固定床绝热反应器分为2-6段催化剂床层,在反应器顶部有第一原料入口,反应器底部有反应物出口,在催化剂床层之间有原料入口;
(2)将甲醇经甲醇汽化器气化后,再与产物换热,进一步提升甲醇蒸汽的温度,石脑油经石脑油汽化器气化后与产物换热,再在石脑油加热炉中加热进一步提升石脑油蒸汽的温度,甲醇总质量的25-65%从第一原料入口与石脑油、水蒸气一起进入第一催化剂床层进行反应,剩余的甲醇平均从催化剂床层之间的原料入口与来自上一段催化剂床层的反应物料混合后进入下一个催化剂床层;
(2)反应后的产物依次经过甲醇蒸汽和石脑油蒸汽换热后,再经水冷器冷却后进入油水气三相分离器进行分离,得到的油相产物为裂解汽油,气相产物为含甲烷、氢气,以及C2-C4烃类物质,水相产物为工艺水。
如上所述的从第一原料入口进入反应器的水蒸气与石脑油的质量比为(0-0.5):1。
如上所述的甲醇总质量和石脑油的质量比为(0.5-1.5):1。
第一催化剂床层反应器的操作压力是0.01-0.50MPa,第一催化剂床层的入口温度是400-480℃,其它床层的反应温度是500-700℃,石脑油相对于全部催化剂的质量空速为0.4-1.5h-1,全部原料相对于全部催化剂的质量总空速是0.9-2.6h-1。
如上所述的石脑油是石油化工和煤化工的中间产物。石脑油是石油加工过程的产生的直馏石脑油、轻石脑油以及抽余油等以链状烷烃为主的C4-C12的烃类物质,也可以是煤化工过程产生的石脑油,特别是煤基FT合成过程产生的石脑油,这种石脑油的主要成分是C5-C11的链状烷烃,石脑油是如上所述的任意一种石脑油,或者是上述这些石脑油的任意混合物。
石脑油或石脑油混合物的链状烷烃的含量大于等于85%,环烷烃、烯烃和芳烃的质量含量合计小于等于15%。所述的链状烷烃既包括直链烷烃(正构烷烃),也包括支链烷烃(异构烷烃)。
按照本发明提供的多段催化剂固定床绝热反应器石脑油催化裂解的方法,多段催化剂固定床绝热反应器包含2-6段催化剂床层,石脑油蒸汽、一部分甲醇蒸汽和水蒸气是从反应器的顶部进入第一段催化剂床层,另一部分甲醇蒸汽平均从反应器侧口进行反应器。
按照本发明提供的多段催化剂固定床绝热反应器石脑油催化裂解的方法,甲醇蒸汽被分为与反应器内催化剂床层数量相同的多股物流,分别从反应器的顶部和侧面进入各段催化剂床层。
甲醇催化转化相对于石脑油催化裂解具有更快的反应速率,如果将全部甲醇与石脑油共进料,虽然可以设定甲醇与石脑油的比例以达到总包反应的热中性,但实际上可能会出现的结果是甲醇首先发生强放热反应,导致物料温度过度升高,继而发生强吸热的石脑油的催化裂解反应,再使物料温度下降,出现总体热中性、局部非热中性的状态,催化剂床层的温度出现“过山车”式的分布,一方面导致反应不能在预期的温度区间进行、造成反应产物选择性发生变化,另一方面也造成催化剂超温、加速结焦失活。为解决这一问题,本发明提供的石脑油催化裂解制取低碳烯烃的方法中,将催化剂分为2-6个床层装填,甲醇的进料分配到各催化剂床层,使石脑油催化裂解的吸热过程与甲醇催化转化的放热过程逐级匹配,从根本上解决由于甲醇催化转化和石脑油催化裂解反应速率不匹配导致的催化剂床层温度“过山车”式分布,整个反应器内的温度分布更为均匀,为甲醇催化转化和石脑油催化裂解创造合理反应条件,优化反应产物的选择性。
石脑油催化裂解的温度范围为500-700℃。如果仅依靠加热炉将反应器入口物料加热到这样的温度,就需要很高的加热炉温度,造成过程能耗增加,降低过程的经济性。按照本发明提供的多段催化剂固定床绝热反应器石脑油催化裂解的方法,进入固定床绝热反应器中第一段催化剂床层的物料包含石脑油蒸汽、水蒸气和甲醇蒸汽。通过设置适当的甲醇/石脑油进料比例,第一段催化剂床层上发生的甲醇催化转化为低碳烯烃的反应释放的反应热将反应物料的温度从入口温度400-480℃提高到550-650℃,这样就降低了反应器入口物料加热所需要的能量消耗,同时也满足了石脑油催化裂解需要的温度,从而达到降低过程能耗的目的。
按照本发明提供的多段催化剂固定床绝热反应器石脑油催化裂解的方法,甲醇的进料口数量与催化剂床层数量相同,甲醇蒸汽按照催化剂床层的数量分为若干股,通过设置在固定床绝热反应器侧面的甲醇进料口进入到相应的催化剂床层,与来自上一段催化剂床层的反应物料混合后进入下一个催化剂床层。如在催化剂床层为6个的情况下,甲醇总质量的25-65%从反应器的顶部和石脑油、水蒸气一起进入第一段催化剂床层,剩余的甲醇,即甲醇总质量的35-75%,等分为5股,每股甲醇的质量是甲醇总质量的7-15%,从反应器的侧面进入第二到第六段催化剂床层。
按照本发明提供的多段催化剂固定床绝热反应器进行石脑油催化裂解的方法,相对于进料石脑油,产物烃的总质量收率是120-160%,其中乙烯的质量收率是15-30%,丙烯的质量收率是45-65%,C4烃的质量收率是25-40%,裂解汽油的质量收率是5-20%,裂解汽油的研究法辛烷值RON大于90。
甲醇催化转化生成约56.25%的水和43.75%的烃类物质。在本发明提供的多段催化剂固定床绝热反应器石脑油催化裂解的方法中,甲醇是作为辅助原料使用的。在本发明以下的描述中将甲醇转化产生的烃类物质与石脑油转化产生的烃类物质合并计算来表示石脑油催化裂解的产物收率,即石脑油基质量收率。由于烃类质量的收率包含了来自甲醇的烃类物质,所以,在以石脑油质量为计算基础得出的烃类物质的收率大于100%。
本发明与现有技术相比具有如下优点:
1.本发明提供的催化剂既是良好的甲醇转化制丙烯催化剂,也是良好的石脑油催化裂解催化剂,由此实现了两个化学反应在同一台反应器内的化学反应耦合,由此提高了产物低碳烯烃的选择性,从而提高了工业装置的经济性;
2.甲醇转化制丙烯反应是强放热反应,而石脑油催化裂解反应是强吸热反应,本发明通过多段催化剂固定床绝热反应器的合理安排,实现了两个反应的热效应耦合,从而避免了化学工程中热量管理所付出的巨大成本,有利于生产实践中大幅度降低能耗、增加经济效益。
附图说明
图1是实施例1合成的分子筛原粉的XRD图谱。由图1可见实施例1合成的分子筛为高结晶度ZSM-5分子筛。
图2是实施例1合成的分子筛原粉的电镜照片,可见具有粒度均匀的纳米结构。
图3是实施例1的催化剂床层温度分布图。
图4是实施例2的床层温度分布图。
图5是实施例3的床层温度分布图。
图6是实施例4的床层温度分布图。
图7是实施例5的床层温度分布图。
图8是实施例6的床层温度分布图。
图9是实施例7的床层温度分布图。
图10是实施例8的床层温度分布图。
图11是本发明多段催化剂固定床绝热反应器石脑油催化裂解的流程图。
如附图所示,1是水蒸气管线,2-1是石脑油原料管线,2-2是石脑油汽化器,2-3是石脑油加热器,2-4是石脑油进料管线。3-1是甲醇原料管线。3-2是甲醇汽化器,3-3,3-4,3-5,3-6,3-7,3-8是甲醇进料管线。4是多段催化剂固定床绝热反应器,其中的催化剂分为6个床层装填,4-1是第一段催化剂床层,4-2是第二段催化剂床层,4-3是第三段催化剂床层,4-4是第四段催化剂床层,4-5是第五段催化剂床层,4-6是第六段催化剂床层。5是反应器出口混合物料物料管线。6-1是反应器出口物料和石脑油蒸汽的换热器,6-2是反应器出口物料和甲醇蒸汽的换热器,6-3是水冷器。7是油水气三相分离器,7-1是气相产物管线,7-2是油相产物即裂解汽油管线,7-3是工艺水管线。
具体实施方式
本发明提供的多段催化剂固定床绝热反应器进行石脑油催化裂解的方法可以通过以下的实施例进一步说明,但是并不局限于以下实施例所示的范围。本发明提供的多段催化剂固定床绝热反应器进行石脑油催化裂解的方法结合附图进一步说明如下。
来自管线2-1的石脑油原料进入石脑油汽化器2-2中汽化为石脑油蒸汽,再进入换热器6-1中与反应器出口物料管线5中的物料进行换热后,进入石脑油加热炉2-3中加热至需要的温度。来自甲醇原料管线3-1的甲醇在甲醇汽化器3-2中汽化后进入换热器6-2中与来自换热器6-1的物料进行换热,之后按需要分配到管线3-3,3-4,3-5,3-6,3-7,3-8 6条甲醇进料管线中。
来自管线1的水蒸气、来自管线2-4的石脑油蒸汽以及来自管线3-3的甲醇蒸汽混合后,从顶部第一原料入口进入装有石脑油催化裂解的催化剂LaZSM-5分子筛催化剂的固定床绝热反应器4中的第一段催化剂床层4-1。
来自管线3-4,3-5,3-6,3-7,3-8的5条管线的甲醇分别从多段催化剂固定床绝热反应器4的侧面进入第二段催化剂床层4-2、第三段催化剂床层4-3、第四段催化剂床层4-4、第五段催化剂床层4-5和第六段催化剂床层4-6。
进入第一段催化剂床层的甲醇、石脑油在催化剂的作用下,同时发生放热的甲醇催化转化反应和吸热的催化裂解反应,在适当的甲醇/石脑油质量比条件下,甲醇完全转化、石脑油部分裂解,生成低碳烯烃和裂解汽油以及工艺水,并使通过床层的物料的温度升高。第一段催化剂床层的甲醇进料比例的选择,应当使得第一段催化剂床层的温度产生100-200℃的温升,这一温升使得进口物料的温度从甲醇转化反应的起始温度升高到适合石脑油催化裂解的温度,这样安排的目的是可以实现在较低的物料进口温度下,可以使固定床绝热反应器内催化剂床层的温度到达适合石脑油催化裂解反应的温度,这样可以大大降低用于加热原料的能量消耗。
由管线3-4进入反应器的甲醇和来自第一段催化剂床层的物料和经混合后,物料温度降低至合适的反应温度,共同进入第二段催化剂床层,在适当的甲醇/石脑油质量比条件下,甲醇完全转化、石脑油部分裂解,生成低碳烯烃和裂解汽油以及工艺水。通过控制进入第二段催化剂床层的甲醇质量,实现在第二段催化剂床层发生的总包反应接近热中性。不过,即使是在总包反应热中性的条件下,在第二段催化剂床层中的实际的温度分布仍然是先升高、后降低。在总包反应接近热中性的情况下,第二段催化剂出床层的出口温度接近于本段物料进口温度。
以此类推,对反应器内第三段至第六段催化剂床层进行与第二段催化剂床层进行类似的操作。来自管线3-5,3-6,3-7,3-8的甲醇分别从侧面进入反应器,并与来自上一个催化剂除床层的物料混合后进入下一个催化剂床层,在每一个催化剂床层分别发生甲醇催化转化和石脑油催化裂解反应。
多段催化剂固定床绝热反应器4中反应后的物料包含甲醇催化转化和石脑油催化裂解产生的低碳烯烃、裂解汽油、水以及部分干气,这些物料经经由管线5首先进入换热器6-1与石脑油蒸汽进行换热,再进入换热器6-2与甲醇蒸汽换热,最后进入水冷器6-3。冷却后物料进一步进入油水气三相分离器7,分离得到的水相由反应器顶部的进料水蒸气和甲醇催化转化产生的工艺水,经管道7-3外送。油水气三相分离器7分离得到的油相产物是石脑油催化裂解产生的裂解汽油,经管道7-2外送。油水气三相分离器7分离得到的气相产物包含甲烷、氢气等干气,以及C2-C4烃类物质,经管道7-1外送。
按照本发明提供的多段催化剂固定床绝热反应器石脑油催化裂解的方法,从反应器顶部进入反应器的水蒸气与石脑油的质量比为(0-0.5):1。
按照本发明提供的多段催化剂固定床绝热反应器石脑油催化裂解的方法,甲醇总质量和石脑油的质量比为(0.5-1.5):1。甲醇总量中25-65%的甲醇是从反应器顶部进入催化剂床层,其余甲醇平均进入后续的催化剂床层。
按照本发明提供的多段催化剂固定床绝热反应器石脑油催化裂解的方法,反应器的操作压力是0.01-0.50MPa,第一催化剂床层的入口温度是400-480℃,后续床层的温度范围是500-700℃。
按照本发明提供的多段催化剂固定床绝热反应器石脑油催化裂解的方法,石脑油相对于全部催化剂的质量空速为0.4-1.5h-1,全部原料相对于全部催化剂的质量总空速是0.9-2.6h-1。
石脑油是石油化工和煤化工的中间产物。按照本发明提供的多段催化剂固定床绝热反应器石脑油催化裂解的方法,所述的石脑油可以是石油加工过程的产生的直馏石脑油、轻石脑油以及抽余油等以链状烷烃为主的C4-C12的烃类物质,也可以是煤化工过程产生的石脑油,特别是煤基FT合成过程产生的石脑油,这种石脑油的主要成分是C5-C11的链状烷烃。
按照本发明提供的多段催化剂固定床绝热反应器进行石脑油催化裂解的方法,石脑油可以是如上所述的任意一种石脑油,或者是上述这些石脑油的任意混合物。按照本发明提供的多段催化剂固定床绝热反应器进行石脑油催化裂解的方法,石脑油或石脑油混合物链状烷烃的含量大于等于85%,环烷烃、烯烃和芳烃的质量含量合计小于等于15%。所述的链状烷烃既包括直链烷烃(正构烷烃),也包括支链烷烃(异构烷烃)。
实施例1
称取7.0吨模数为3.13的硅酸钠加入容积为20m3的机械搅拌高压釜中,启动搅拌,配制成为溶液A。
在另一台容积为10m3的机械搅拌高压釜中,首先加入2.00吨去离子水,在搅拌状态下将0.273吨的浓硫酸泵入,再从加料口加入0.0943吨硫酸铝,搅拌均匀,配置成为溶液B。溶液B转移到高位槽中储存备用。
将10m3的机械搅拌高压釜彻底清洗后,重新加入0.912吨去离子水和0.1225吨硝酸镧,启动搅拌,配制成溶液C。
开启装有溶液A的20m3高压合成釜的机械搅拌,在搅拌下加入0.2098吨正丁胺,继续搅拌2h,用蠕动泵将溶液C加入,密封高压合成釜。在搅拌下以1℃/min的升温速率升温至120℃,停止搅拌,老化10h。
采用强制冷却措施,在1h内将合成釜温度降至40℃,打开进料口,用蠕动泵将溶液B加入高压釜中,关闭进料口,在搅拌下升温至180℃,恒温搅拌下继续晶化60h。
恒温晶化结束后,待釜内物料降低至室温后,用浓浆泵将物料打入板框过滤机,过滤,并用去离子水洗涤至洗液的pH=8。
卸出滤饼,在网带窑中将滤饼在110℃下干燥,滤饼在网带窑中的停留时间为15h。
干燥后的滤饼转移到另一台网带窑中,在560℃的空气氛围中焙烧,滤饼在高温区的停留时间为6小时,焙烧所得为钠型LaZSM-5分子筛原粉。
将上述钠型LaZSM-5分子筛原粉用0.5mol/L的HCl溶液交换4小时,并在网带窑中于120℃下烘干10h,于560℃下焙烧6h,得到氢型LaZSM-5分子筛原粉。
将上述氢型LaZSM-5分子筛原粉与拟薄水铝石按质量比为75:25的比例混合,在球磨机中研磨24h;球磨机研磨完成后将混合物转移到捏合机中,加入适量1.2%的硝酸水溶液溶液,充分捏合。混合物用双螺杆挤条机挤压成型。在120℃下烘干10h;然后在560℃焙烧5小时,得到石脑油催化裂解的催化剂LaZSM-5分子筛催化剂。
实施例1制备过程的各物料的摩尔比如下:
铝源1,硅源:200,钠源:45,镧源:2,模板剂:20,去离子水:3000。
采用NH3-TPD装置对LaZSM-5分子筛原粉的酸性进行表征测试。具体过程如下:在φ8×300mm的不锈钢反应器中装入0.2g粒度为20-40目的LaZSM-5分子筛原粉,通入高纯N2后升温至500℃维持1h,然后降温,于50℃开始切换吸附NH3直至饱和,再切换为高纯N2在50℃下吹扫40min脱除物理吸附,最后以25℃/min的速率升温至600℃(高纯N2流速为35ml/min)完成脱附。分子筛的吸、脱附量采用TCD检测,数据处理结合外标法与0.1M的HCl溶液吸收滴定计算而得。300℃以下的脱附量为弱酸量,300℃以上脱附量为强酸量。
实施例1的强酸量、弱酸量、弱酸/强酸比例如下:
强酸量,mmol/g:0.31
弱酸量,mmol/g:0.30
弱酸/强酸:0.97
实施例1的LaZSM-5分子筛催化剂的金属镧含量为0.88wt%。
实施例1以下的部分描述如何将上述步骤制备的分子筛催化剂用于多段催化剂固定床绝热反应器进行石脑油催化裂解的方法,以及该方法的反应结果。
按照附图所示的工艺流程安装实施例1的实验设备。
反应器4用不锈钢制造,内径为0.8m。反应器的总高度为5.67m,反应器的底部装填直径为3mm的惰性瓷球,装填高度1.0m。惰性瓷球上部装填按照实施例1上述步骤制造的催化剂。
催化剂连续装填,床层总高度为3.67m。催化剂的总质量为1200kg。
催化剂装填完毕,再在其上部装填直径为3mm的惰性瓷球,装填高度0.5m,惰性瓷球的上部为反应器顶部进口物料的分布器。
石脑油进料口2-4、去离子水进料口1,以及第一甲醇进料口3-3设置在反应器的顶部。
第二甲醇进料口3-4位于催化剂床层顶部向下0.61m处,进料口3-4插入反应器轴向中心位置,并带有管式分布器,以便进料的甲醇蒸汽可以实现反应器径向均匀分布。
第三甲醇进料口3-5位于进料口3-4下部0.61m处。第四甲醇进料口3-,6,第五甲醇进料口3-7,第六甲醇进料口3-8,依次与上一甲醇进料口的距离为0.61m,各进料口管道延伸至反应器的轴向中心位置,并带有管式分布器,以便于甲醇蒸汽在反应器径向的均匀分布。
按照甲醇进料口的位置分布,催化剂被分割为6段床层,每段催化剂床层对应一个甲醇进料口。每段催化剂床层的高度为0.61m,质量为200kg。
其他设备按照常规化工工艺的一般原则进行设计和安装,其中石脑油加热器2-3采用电加热器。
反应器4出口物料分别与石脑油蒸汽(换热器6-1)、甲醇蒸汽(换热器6-2)换热后,再经过水冷器6-3充分冷却后,进入油水气三相分离器7,分离得到的工艺水经管道7-3外送,分离得到的油相产物是裂解汽油,经管道7-2外送,分离得到的气相产物经管道7-1外送。
分别对水相产物、油相产物和气相进行计量,并采用气相色谱仪对其组成进行分析测试,由此可以计算石脑油催化裂解反应各产物的质量收率。
实施例1的石脑油原料采用取自陕西未来能源煤基费托合成装置副产的、经过加氢精制的石脑油,物性参数如下:
馏程:35-150℃,正构烷烃含量:67wt%,异构烷烃含量:20wt%,芳烃和其他组分含量:剩余,辛烷值(RON):40。
实施例1的具体操作方式如下。
催化剂装填完毕,经过气密性实验合格后,首先通入水蒸气进行催化剂的老化处理。温度为480℃的过热蒸汽经管道1进入反应器,水蒸气的流量为600kg/h。维持系统的压力为0.1MPa。维持水蒸气的温度和流量,催化剂床层的温度逐渐升高至480℃,在此条件下恒温24小时以完成催化剂的老化。之后将水蒸气的流量调整至240kg/h,即水蒸气的质量空速为0.2h-1,同时将水蒸气温度调整为450℃。
开启石脑油进料泵2-2,调整流量为1200kg/h,即控制石脑油的质量空速为1.0h-1。石脑油经气化、与反应器出口物料在换热器6-1中换热后,进入石脑油加热器2-3,控制加热器出口的石脑油蒸汽温度为450℃,经管道2-4从反应器顶部进入反应器。
开启甲醇进料泵3-2,调整甲醇流量为1500kg/h,即控制甲醇的质量空速为1.25h-1。甲醇经气化、与反应器出口物料在换热器6-2中换热后,温度达到450℃,通过调整安装在甲醇进料口管线上的控制阀,调整各甲醇进料口的甲醇蒸汽质量流量为:
管道3-3,第一甲醇进料口,900kg/h;对应的甲醇质量空速为0.75h-1;
管道3-4,第二甲醇进料口,120kg/h;对应的甲醇质量空速为0.10h-1;
管道3-5,第三甲醇进料口,120kg/h;对应的甲醇质量空速为0.10h-1;
管道3-6,第四甲醇进料口,120kg/h;对应的甲醇质量空速为0.10h-1;
管道3-7,第五甲醇进料口,120kg/h;对应的甲醇质量空速为0.10h-1;
管道3-8,第六甲醇进料口,120kg/h;对应的甲醇质量空速为0.10h-1;
维持上述条件,催化剂床层的温度分布逐渐趋于平衡,平衡后的温度分布如图3所示。
在本实施例中,水/石脑油质量比=0.2,甲醇/石脑油质量比=1.25。
维持上述条件,稳定运行72小时后,对所有产物进行计量和分析,计算实施例1的反应结果。所得结果见表1.
实施例1得到的裂解汽油的辛烷值(RON)为91.0。
表1.实施例1的反应结果
产物名称 | 质量收率,%(基于进料石脑油的质量) |
干气 | 7.2 |
乙烯 | 24.4 |
丙烷 | 19.8 |
丙烯 | 63.5 |
C4 | 25.9 |
裂解汽油 | 13.0 |
实施例2
实施例2的催化剂制备方法和步骤与实施例1相同,但是催化剂制备的投料量改变,同时所得到的催化剂的理化参数也发生改变。见表2.
表2.实施例2的催化剂制备投料数据及所制备催化剂的理化参数
实施例2采用与实施例1相同的流程进行多段催化剂固定床绝热反应器石脑油催化裂解反应。催化裂解反应器中装填实施例2的方法和参数制备的催化剂,装填方法和装填量与实施例1相同。
实施例2石脑油原料采用神华宁煤煤基费托石脑油为反应原料,该石脑油的组分特性如下:
馏程:35-150℃,正构烷烃含量:75wt%,异构烷烃含量:20wt%,芳烃和其他组分含量:剩余,辛烷值(RON):38。
实施例2的操作参数表见表3。
表3.实施例2的工艺参数
管道编号 | 介质名称 | 流量,kg/h | 空速,h-1 | 温度,℃ |
1 | 水蒸气 | 360 | 0.3 | 430 |
2-2 | 石脑油蒸汽 | 960 | 0.8 | 430 |
3-3 | 甲醇蒸汽 | 816 | 0.68 | 430 |
3-4 | 甲醇蒸汽 | 96 | 0.08 | 430 |
3-5 | 甲醇蒸汽 | 96 | 0.08 | 430 |
3-6 | 甲醇蒸汽 | 96 | 0.08 | 430 |
3-7 | 甲醇蒸汽 | 96 | 0.08 | 430 |
3-8 | 甲醇蒸汽 | 96 | 0.08 | 430 |
在本实施例中,水/石脑油质量比=0.3,甲醇/石脑油质量比=1.08。
实施例2的操作压力为0.1MPa。按照上述操作条件建立系统运行,达到稳定装填后,测试反应器内温度分布情况,得到图4所示的温度曲线。
实施例2得到的多段催化剂固定床绝热反应器石脑油催化裂解的反应结果见表4.
实施例2得到的裂解汽油的辛烷值(RON)为92.5。
表4.实施例2的反应结果
产物名称 | 质量收率,%(基于进料石脑油的质量) |
干气 | 7.3 |
乙烯 | 26.9 |
丙烷 | 20.1 |
丙烯 | 65.0 |
C4 | 26.4 |
裂解汽油 | 12.4 |
实施例3
实施例3的催化剂制备方法和步骤与实施例1相同,但是催化剂制备的投料量改变,同时所得到的催化剂的理化参数也发生改变。见表5.
表5.实施例3的催化剂制备投料数据及所制备催化剂的理化参数
实施例3采用与实施例1相同的流程进行多段催化剂固定床绝热反应器石脑油催化裂解反应。催化裂解反应器中装填实施例3的方法和参数制备的催化剂,装填方法和装填量与实施例1相同。
实施例3石脑油原料采用神华宁煤煤基费托石脑油为反应原料,该石脑油的组分特性如下:
馏程:35-150℃,正构烷烃含量:75wt%,异构烷烃含量:20wt%,芳烃和其他组分含量:剩余,辛烷值(RON):38。
实施例3的操作参数表见表6。
表6.实施例3的工艺参数
在本实施例中,水/石脑油质量比=0.15,甲醇/石脑油质量比=1.0。
实施例3的操作压力为0.1MPa。按照上述操作条件建立系统运行,达到稳定装填后,测试反应器内温度分布情况,得到图5所示的温度曲线。
实施例3得到的多段催化剂固定床绝热反应器石脑油催化裂解的反应结果见表7.
实施例3得到的裂解汽油的辛烷值(RON)为90.5。
表7.实施例3的反应结果
产物名称 | 质量收率,%(基于进料石脑油的质量) |
干气 | 3.3 |
乙烯 | 17.6 |
丙烷 | 22.1 |
丙烯 | 51.1 |
C4 | 34.9 |
裂解汽油 | 14.0 |
实施例4
实施例4的催化剂制备方法和步骤与实施例3完全相同,投料仅将将模板剂正丁胺更换为四丙基溴化铵0.043吨。实施例4的催化剂的理化参数见表8.
表8.实施例4的催化剂制备投料数据及所制备催化剂的理化参数
实施例4采用与实施例1相同的流程进行多段催化剂固定床绝热反应器石脑油催化裂解反应。催化裂解反应器中装填实施例4的方法和参数制备的催化剂,装填方法和装填量与实施例1相同。
实施例4采用取自陕西未来能源煤基费托合成装置副产的、经过加氢精制的石脑油,物性参数如下:
馏程:35-150℃,正构烷烃含量:67wt%,异构烷烃含量:20wt%,芳烃和其他组分含量:剩余,辛烷值(RON):40。
实施例4的操作参数表见表9。
表9.实施例4的工艺参数
管道编号 | 介质名称 | 流量,kg/h | 空速,h-1 | 温度,℃ |
1 | 水蒸气 | 480 | 0.4 | 450 |
2-2 | 石脑油蒸汽 | 1500 | 1.25 | 450 |
3-3 | 甲醇蒸汽 | 600 | 0.5 | 450 |
3-4 | 甲醇蒸汽 | 75 | 0.0625 | 450 |
3-5 | 甲醇蒸汽 | 75 | 0.0625 | 450 |
3-6 | 甲醇蒸汽 | 75 | 0.0625 | 450 |
3-7 | 甲醇蒸汽 | 75 | 0.0625 | 450 |
3-8 | 甲醇蒸汽 | 75 | 0.0625 | 450 |
在本实施例中,水/石脑油质量比=0.32,甲醇/石脑油质量比=0.65。
实施例4的操作压力为0.12MPa。按照上述操作条件建立系统运行,达到稳定装填后,测试反应器内温度分布情况,得到图6所示的温度曲线。
实施例4得到的多段催化剂固定床绝热反应器石脑油催化裂解的反应结果见表10.
实施例4得到的裂解汽油的辛烷值(RON)为93.0。
表10.实施例4的反应结果
产物名称 | 质量收率,%(基于进料石脑油的质量) |
干气 | 2.9 |
乙烯 | 17.0 |
丙烷 | 13.8 |
丙烯 | 44.4 |
C4 | 39.3 |
裂解汽油 | 10.6 |
实施例5
实施例5的催化剂制备方法和步骤与实施例1相同,但是催化剂制备的投料量改变,同时所得到的催化剂的理化参数也发生改变。见表11.
表11.实施例5的催化剂制备投料数据及所制备催化剂的理化参数
实施例5采用与实施例1相同的流程进行多段催化剂固定床绝热反应器石脑油催化裂解反应。催化裂解反应器中装填实施例5的方法和参数制备的催化剂,装填方法和装填量与实施例1相同。
实施例5采用取自陕西未来能源煤基费托合成装置副产的、经过加氢精制的石脑油,物性参数如下:
馏程:35-150℃,正构烷烃含量:67wt%,异构烷烃含量:20wt%,芳烃和其他组分含量:剩余,辛烷值(RON):40。
实施例5的操作参数表见表12。
表12.实施例5的工艺参数
管道编号 | 介质名称 | 流量,kg/h | 空速,h-1 | 温度,℃ |
1 | 水蒸气 | 300 | 0.25 | 435 |
2-2 | 石脑油蒸汽 | 1200 | 1.0 | 435 |
3-3 | 甲醇蒸汽 | 420 | 0.35 | 435 |
3-4 | 甲醇蒸汽 | 60 | 0.05 | 435 |
3-5 | 甲醇蒸汽 | 60 | 0.05 | 435 |
3-6 | 甲醇蒸汽 | 60 | 0.05 | 435 |
3-7 | 甲醇蒸汽 | 60 | 0.05 | 435 |
3-8 | 甲醇蒸汽 | 60 | 0.05 | 435 |
在本实施例中,水/石脑油质量比=0.25,甲醇/石脑油质量比=0.60。
实施例5的操作压力为0.15MPa。按照上述操作条件建立系统运行,达到稳定装填后,测试反应器内温度分布情况,得到图7所示的温度曲线。
实施例5得到的多段催化剂固定床绝热反应器石脑油催化裂解的反应结果见表13.
实施例5得到的裂解汽油的辛烷值(RON)为91.5。
表13.实施例5的反应结果
产物名称 | 质量收率,%(基于进料石脑油的质量) |
干气 | 3.7 |
乙烯 | 15.7 |
丙烷 | 19.1 |
丙烯 | 47.2 |
C4 | 32.6 |
裂解汽油 | 7.4 |
实施例6
实施例6的催化剂制备方法和步骤与实施例1相同,但是催化剂制备的投料量改变,同时所得到的催化剂的理化参数也发生改变。见表14。
表14.实施例6的催化剂制备投料数据及所制备催化剂的理化参数
实施例6采用与实施例1相同的流程进行多段催化剂固定床绝热反应器石脑油催化裂解反应,实施例6的操作参数表见表15。
实施例6采用取自陕西未来能源的煤基费托加氢石脑油为原料。物性参数如下:
馏程:35-150℃,正构烷烃含量:67wt%,异构烷烃含量:20wt%,芳烃和其他组分含量:剩余,辛烷值(RON):40。
表15.实施例6的工艺参数
在本实施例中,水/石脑油质量比=0.3,甲醇/石脑油质量比=0.65。
实施例6的操作压力为0.12MPa。按照上述操作条件建立系统运行,达到稳定装填后,测试反应器内温度分布情况,得到图8所示的温度曲线。
实施例6得到的多段催化剂固定床绝热反应器石脑油催化裂解的反应结果见表16.
实施例6得到的裂解汽油的辛烷值(RON)为93.0。
表16.实施例6的反应结果
产物名称 | 质量收率,%(基于进料石脑油的质量) |
干气 | 2.6 |
乙烯 | 17.6 |
丙烷 | 12.2 |
丙烯 | 47.4 |
C4 | 40.6 |
裂解汽油 | 7.6 |
实施例7
实施例7的催化剂装填方法和装填量与实施例1相同,且使用实施例6制备的催化剂。
实施例7采用取自延长石油榆林炼油厂的FCC稳定气油为原料,上述原料的族组成和主要物性参数如下:
馏程:35-195℃,烯烃含量:31wt%,芳烃含量:16wt%,烷烃含量52wt%,辛烷值(RON):89。
实施例7具体的操作参数表见表17。
表17.实施例7的工艺参数
管道编号 | 介质名称 | 流量,kg/h | 空速,h-1 | 温度,℃ |
1 | 水蒸气 | 0 | 0 | -- |
2-2 | 石脑油蒸汽 | 1200 | 1.0 | 450 |
3-3 | 甲醇蒸汽 | 420 | 0.35 | 450 |
3-4 | 甲醇蒸汽 | 72 | 0.06 | 450 |
3-5 | 甲醇蒸汽 | 72 | 0.06 | 450 |
3-6 | 甲醇蒸汽 | 72 | 0.06 | 450 |
3-7 | 甲醇蒸汽 | 72 | 0.06 | 450 |
3-8 | 甲醇蒸汽 | 72 | 0.06 | 450 |
在本实施例中,水/石脑油质量比=0,甲醇/石脑油质量比=0.65。
实施例7的操作压力为0.12MPa。按照上述操作条件建立系统运行,达到稳定装填后,测试反应器内温度分布情况,得到图9所示的温度曲线。
实施例7得到的多段催化剂固定床绝热反应器石脑油催化裂解的反应结果见表18.
实施例7得到的裂解汽油的辛烷值(RON)为93.5。
表18.实施例7的反应结果
产物名称 | 质量收率,%(基于进料石脑油的质量) |
干气 | 2.6 |
乙烯 | 18.2 |
丙烷 | 10.3 |
丙烯 | 49.0 |
C4 | 40.3 |
裂解汽油 | 7.6 |
实施例8
实施例8采用与实施例1相同的流程进行多段催化剂固定床绝热反应器石脑油催化裂解反应。
实施例8的催化剂装填方法和装填量与实施例1相同,且使用实施例3制备的催化剂。
实施例8采用取自延长石油榆林炼油厂的FCC稳定气油为原料,上述原料的族组成和主要物性参数如下:馏程:35-195℃,烯烃含量:31wt%,芳烃含量:16wt%,烷烃含量52wt%,辛烷值(RON):89。
实施例8具体的操作参数表见表19。
表19.实施例8的工艺参数
管道编号 | 介质名称 | 流量,kg/h | 空速,h-1 | 温度,℃ |
1 | 水蒸气 | 180 | 0.15 | 460 |
2-2 | 石脑油蒸汽 | 1800 | 1.5 | 460 |
3-3 | 甲醇蒸汽 | 360 | 0.30 | 460 |
3-4 | 甲醇蒸汽 | 180 | 0.15 | 460 |
3-5 | 甲醇蒸汽 | 180 | 0.15 | 460 |
3-6 | 甲醇蒸汽 | 180 | 0.15 | 460 |
3-7 | 甲醇蒸汽 | 180 | 0.15 | 460 |
3-8 | 甲醇蒸汽 | 180 | 0.15 | 460 |
在本实施例中,水/石脑油质量比=0.1,甲醇/石脑油质量比=0.7。
实施例8的操作压力为0.11MPa。按照上述操作条件建立系统运行,达到稳定装填后,测试反应器内温度分布情况,得到图10所示的温度曲线。
实施例8得到的多段催化剂固定床绝热反应器石脑油催化裂解的反应结果见表20。
实施例8得到的裂解汽油的辛烷值(RON)为92.5。
表20.实施例8的反应结果
Claims (18)
1.一种石脑油催化裂解的催化剂,其特征在于催化剂是由65-80wt%的LaZSM-5分子筛和20-35wt%的Al2O3组成,且催化剂中金属镧的含量为0.3-1.7wt%。
2.如权利要求1所述的一种石脑油催化裂解的催化剂,其特征在于所述的LaZSM-5分子筛的弱酸量为0.15-0.40mmol/g,强酸量为0.15-0.35mmol/g,弱酸/强酸摩尔比为0.5-1.8。
3.如权利要求1或2所述的一种石脑油催化裂解的催化剂的制备方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)在合成釜中用硅源、钠源和去离子水配制溶液A,在配料釜中用铝源、酸和去离子水配制溶液B,在配料釜中用镧源、去离子水配制溶液C;
(2)将溶液C加到合成釜的溶液A中,搅拌均匀后加入有机模板剂,完全混合均匀,密封;
(3)在搅拌下将合成釜内的物料升温至90℃-120℃,并在此温度下老化10-20h,然后将合成釜中的物料温度降至50℃以下;
(4)打开合成釜进料口,将溶液B加入合成釜中,重新密闭合成釜,以1-3℃/min的升温速率升温至160-190℃下晶化40-80h;
(5)晶化程序结束后,将合成釜内物料温度在1小时内强制冷却到40℃以下,将反应混合物进行过滤,用去离子水将滤饼洗涤至洗液的pH=8-9;
(6)取出滤饼,在100℃-120℃下干燥12-24h,再在500℃-550℃的空气氛围中焙烧2-4小时,得到钠型含镧LaZSM-5分子筛原粉;
(7)将上述钠型LaZSM-5分子筛原粉用0.1-1.0mol/L的HCL溶液交换4-6小时,过滤、洗涤,在100-120℃下烘干12-24h,再在500-650℃焙烧3-5小时,得到氢型LaZSM-5分子筛原粉;
(8)将氢型LaZSM-5分子筛原粉与粘合剂拟薄水铝石按质量比为65-85: 15-35的比例混合,研磨均匀;将硝酸配制成0.5-1.5wt%的溶液滴加入,充分捏合,挤条,在100-120℃下烘干,再在500-650℃焙烧3-5小时,得到石脑油催化裂解的催化剂;
其中原料的摩尔比如下:
铝源以Al2O3计,硅源以SiO2计,钠源以Na2O 计,镧源以La2O3计, 去离子水为配制溶液溶液A、溶液B、溶液C所用的总水量,铝源:硅源:钠源:镧源:模板剂:去离子水=1:100-800:20-80 :0.5-6:20-50:3000-300000。
4.如权利要求3所述的一种石脑油催化裂解的催化剂的制备方法,其特征在于所述的硅源是模数为2.8-3.4的水玻璃、正硅酸乙酯或硅溶胶。
5.如权利要求3所述的一种石脑油催化裂解的催化剂的制备方法,其特征在于所述的铝源是硫酸铝、硝酸铝、氯化铝或偏铝酸钠。
6.如权利要求3所述的一种石脑油催化裂解的催化剂的制备方法,其特征在于所述的有机模板剂是脂肪胺。
7.如权利要求6所述的一种石脑油催化裂解的催化剂的制备方法,其特征在于脂肪胺为含有2-6个碳原子的伯胺或二胺。
8.如权利要求3所述的一种石脑油催化裂解的催化剂的制备方法,其特征在于所述的镧源为可溶性含元素镧的盐类。
9.如权利要求8所述的一种石脑油催化裂解的催化剂的制备方法,其特征在于所述可溶性含元素镧的盐类为La(NO3)3或La2(SO4)3。
10.如权利要求3所述的一种石脑油催化裂解的催化剂的制备方法,其特征在于所述的酸有硫酸、硝酸、盐酸或磷酸。
11.如权利要求3所述的一种石脑油催化裂解的催化剂的制备方法,其特征在于所述的钠源为硅酸钠,氢氧化钠或碳酸钠。
12.如权利要求1或2所述的一种石脑油催化裂解的催化剂在多段催化剂固定床绝热反应器进行石脑油催化裂解的方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)将多段催化剂固定床绝热反应器分为2-6段催化剂床层,在反应器顶部有第一原料入口,反应器底部有反应物出口,在催化剂床层之间有原料入口;
(2)将甲醇经甲醇汽化器气化后,再与产物换热,进一步提升甲醇蒸汽的温度,石脑油经石脑油汽化器气化后与产物换热,再在石脑油加热炉中加热进一步提升石脑油蒸汽的温度,甲醇总质量的25-65%从第一原料入口与石脑油、水蒸气一起进入第一催化剂床层进行反应,剩余的甲醇平均从催化剂床层之间的原料入口与来自上一段催化剂床层的反应物料混合后进入下一个催化剂床层;
(3)反应后的产物依次经过甲醇蒸汽和石脑油蒸汽换热后,再经水冷器冷却后进入油水气三相分离器进行分离,得到的油相产物为裂解汽油,气相产物为含甲烷、氢气,以及C2-C4烃类物质,水相产物为工艺水。
13.如权利要求12所述的一种石脑油催化裂解的催化剂在多段催化剂固定床绝热反应器进行石脑油催化裂解的方法,其特征在于所述的从第一原料入口进入反应器的水蒸气与石脑油的质量比为0-0.5:1。
14.如权利要求12所述的一种石脑油催化裂解的催化剂在多段催化剂固定床绝热反应器进行石脑油催化裂解的方法,其特征在于所述的甲醇总质量和石脑油的质量比为0.5-1.5:1。
15.如权利要求12所述的一种石脑油催化裂解的催化剂在多段催化剂固定床绝热反应器进行石脑油催化裂解的方法,其特征在于第一催化剂床层的操作压力是0.01-0.50MPa,第一催化剂床层的入口温度是400-480℃,其它床层的反应温度是500-700℃,石脑油相对于全部催化剂的质量空速为0.4-1.5h-1,全部原料相对于全部催化剂的质量总空速是0.9-2.6h-1。
16.如权利要求12所述的一种石脑油催化裂解的催化剂在多段催化剂固定床绝热反应器进行石脑油催化裂解的方法,其特征在于所述的石脑油是石油加工过程的产生的直馏石脑油、轻石脑油以及抽余油以链状烷烃为主的C4-C12的烃类物质,或是煤基FT合成过程产生的石脑油,主要成分是C5-C11的链状烷烃,石脑油是所述的任意一种石脑油,或者是上述这些石脑油的任意混合物。
17.如权利要求16所述的一种石脑油催化裂解的催化剂在多段催化剂固定床绝热反应器进行石脑油催化裂解的方法,其特征在于石脑油或石脑油混合物的链状烷烃的含量大于等于85%,环烷烃、烯烃和芳烃的质量含量合计小于等于15%。
18.如权利要求17所述的一种石脑油催化裂解的催化剂在多段催化剂固定床绝热反应器进行石脑油催化裂解的方法,其特征在于所述的链状烷烃既包括直链烷烃和/或支链烷烃。
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