CN110129091B - 生产低碳烯烃的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及低碳烯烃生产领域，公开了一种生产低碳烯烃的方法，该方法包括：将原料油和水蒸气依次引入至第一裂化反应区和第二裂化反应区中进行裂化反应；得到积炭接触剂；接着将积炭催化剂进行烧焦处理，以获得再生剂；并且将部分再生剂直接引入至第二裂化反应区中，以及将剩余部分再生剂进行换热后引入至第一裂化反应区中，引入至第一裂化反应区和第二裂化反应区的再生剂的重量比为1：(1～8)，且第一裂化反应区的裂化反应的温度比第二裂化反应区的裂化反应的温度低。本发明提供的生产低碳烯烃的方法能够在保证能耗较低的前提下实现以更高的烯烃产率和更低的焦炭产率由含有重质油的原料主要生产乙烯，同时副产丙烯和三苯芳烃。

Description

生产低碳烯烃的方法
技术领域
本发明涉及低碳烯烃生产领域，具体涉及一种生产低碳烯烃的方法。
背景技术
低碳烯烃如乙烯、丙烯等是重要的有机化工原料。目前，工业上生产乙烯、丙烯的方法主要有蒸汽裂解法和催化裂解法。
蒸汽裂解法是采用高温法进行裂解，原料范围包括气态烃、轻油(石脑油)、煤油、轻柴油以及重柴油等，裂解温度一般为750～900℃，反应通常在管式反应炉的炉管中进行，反应后的产物在炉出口处急速降温冷却以终止其反应，然后经分馏塔分离得到裂解气、裂解汽油、裂解柴油和裂解焦油。蒸汽裂解所得低碳烯烃中的乙烯产率通常在28％左右，丙烯产率通常在15％左右。
催化裂解法是采用催化裂化技术由重质原料生产低碳烯烃的技术，主要包括最大量生产丙烯技术、生产低碳烯烃兼顾汽油技术和生产乙烯、丙烯为主的催化热裂解技术(见《石油化学》(第二版)P363～P366)。
最大量生产丙烯技术的反应温度一般为545～565℃，原料的残炭较低，一般在5％以下，所用催化剂中通常含有ZSM-5等分子筛，通过催化裂解，从原料油可以得到约20％的丙烯，约15％的丁烯和约4％的乙烯。
生产低碳烯烃兼顾汽油技术，例如DCC、MGG等，此类工艺以常压渣油或减压馏分油掺减压渣油等重质油为原料，采用各种性能不同的催化裂化催化剂，在反应温度530℃左右，通过提升管反应器，生产富含丙烯和丁烯的液化气以及汽油。
催化热裂解是由重质原料生产以乙烯和丙烯为主的低碳烯烃的技术，其采用的是一种以含磷及碱土金属的新型五员环族沸石为主活性组元的催化剂，反应温度在560～650℃之间变化。
蒸汽裂解法存在的问题主要是当加工重质原料时，炉管结焦严重。
CN1069016A针对乙烯生产原料的重质化问题，提出了一种能有效转化重质烃类制乙烯，并兼产丙烯、丁烯，副产液化气、苯、甲苯、二甲苯、乙苯、萘和重芳烃等芳烃组分，以及汽油调和组分的方法。其乙烯收率可达17～27％，乙烯、丙烯和丁烯的总产率可达30～40％。该现有技术的特征是：原料为各种凝析油、原油，各种不同沸程的石油馏分及其混合馏分，采用流化床或活塞流反应器，接触剂为经碱性或碱土金属氧化物改性的天然或人工合成的硅酸铝，或者是上述组分中加入部分八面沸石的混合物，反应温度为720～820℃，压力为0.14～0.20MPa，剂油比为10～25，接触时间为0.1～1.0s，待生接触剂的再生温度为780～900℃。整个工艺的热供应以反应中生成的焦炭和部分裂解焦油作为内部热源，如果热量不够还可喷入部分焦油或其它燃料油。
CN1898362A公开了一种生产低碳烯烃和芳烃的方法，丙烯的产率大于20％。该现有技术的特点是：(1)原料与催化裂解催化剂接触，在反应温度400～800℃和重时空速0.1～750h-1的条件下反应，分离待生催化剂和反应油气，待生催化剂经再生后返回反应器，其特征在于，该反应至少在两个反应区进行，所述至少两个反应区包括第一反应区和第一反应区下游的反应区，在第一反应区下游的反应区中至少有一个反应区的反应温度高于第一反应区的反应温度，并且其重时空速低于第一反应区的重时空速。该现有技术所用的催化剂包括：沸石、无机氧化物和任选的粘土，各组分在催化剂中的重量含量分别为：沸石10～50％，无机氧化物5～90％，粘土0～70％。第一反应区的原料选自：减压蜡油、常压蜡油、焦化蜡油、脱沥青油、减压渣油、常压渣油、回炼油、油浆、柴油和汽油。第一反应区下游的反应区的原料选自下列物质中的一种或者下列物质中两种以上物质的混合物：回炼油、油浆、柴油、汽油、碳原子数为4～8的烃和碳原子数为2～3的烷烃。
从公开的文献资料看，当生产乙烯为主的低碳烯烃产物时，无论蒸汽裂解法还是催化裂解法，均采用较高的反应温度(700℃以上)。而且，蒸汽裂解不能加工重质原料，而催化裂解加工重质原料时生焦率较高，烯烃产率较低。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术在生产以乙烯为主的烯烃产物时存在的烯烃产率不高而焦炭产率较高的缺陷，在保证低能耗的前提下，提供一种烯烃产率更高而焦炭产率更低的由含有重质油的原料生产以乙烯为主，副产丙烯和三苯芳烃的方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种生产低碳烯烃的方法，该方法包括：将原料油和水蒸气依次引入至含有第一接触剂的第一裂化反应区和含有第二接触剂的第二裂化反应区中进行裂化反应；然后将所述裂化反应后得到的物流进行冷凝处理，分别获得气态物质、液态物质和积炭接触剂；接着将所述积炭催化剂进行烧焦处理，以获得再生剂；并且将部分所述再生剂直接引入至所述第二裂化反应区中参与裂化反应，以及将剩余部分所述再生剂进行换热后引入至所述第一裂化反应区中参与裂化反应，其中，引入至所述第一裂化反应区和所述第二裂化反应区的再生剂的重量比为1：(1～8)，且所述第一裂化反应区的裂化反应的温度比所述第二裂化反应区的裂化反应的温度低。
本发明提供的生产低碳烯烃的方法能够在保证能耗较低的前提下实现以更高的烯烃产率和更低的焦炭产率由含有重质油的原料主要生产乙烯，同时副产丙烯和三苯芳烃。
附图说明
图1是本发明的一种优选实施方式的生产低碳烯烃的工艺流程图。
附图标记说明
1、水蒸气 2、原料油
3、第一裂化反应区 4、第二裂化反应区
5、含氧气体 6、第一斜管
7、再生器 8、第二斜管
9、外取热器 10、裂化产物
11、烟气
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
如前所述，本发明提供了一种生产低碳烯烃的方法，该方法包括：将原料油和水蒸气依次引入至含有第一接触剂的第一裂化反应区和含有第二接触剂的第二裂化反应区中进行裂化反应；然后将所述裂化反应后得到的物流进行冷凝处理，分别获得气态物质、液态物质和积炭接触剂；接着将所述积炭催化剂进行烧焦处理，以获得再生剂；并且将部分所述再生剂直接引入至所述第二裂化反应区中参与裂化反应，以及将剩余部分所述再生剂进行换热后引入至所述第一裂化反应区中参与裂化反应，其中，引入至所述第一裂化反应区和所述第二裂化反应区的再生剂的重量比为1：(1～8)，且所述第一裂化反应区的裂化反应的温度比所述第二裂化反应区的裂化反应的温度低。
优选情况下，引入至所述第一裂化反应区和所述第二裂化反应区的再生剂的重量比为1：(1.5～5)。控制引入至所述第一裂化反应区和所述第二裂化反应区的再生剂的重量比为1：(1.5～5)时，本发明的方法能够实现烯烃收率更高且焦炭产率更低。
根据一种优选的具体实施方式，所述第一裂化反应区的裂化反应的温度比所述第二裂化反应区的裂化反应的温度低20～200℃。
根据一种更优选的具体实施方式，所述第一裂化反应区的裂化反应的温度比所述第二裂化反应区的裂化反应的温度低50～150℃。
优选情况下，所述第一裂化反应区的裂化反应的重时空速比所述第二裂化反应区的裂化反应的重时空速低。本发明的发明人发现，控制所述第一裂化反应区的裂化反应的重时空速和温度分别比所述第二裂化反应区的裂化反应的重时空速和温度更低时，采用本发明提供的方法生产低碳烯烃能够获得更高的烯烃产率和更低的焦炭产率。
根据一种优选的具体实施方式，所述第一裂化反应区的裂化反应的重时空速比所述第二裂化反应区的裂化反应的重时空速低3～45h-1。
根据另一种优选的具体实施方式，所述第一裂化反应区的裂化反应的重时空速比所述第二裂化反应区的裂化反应的重时空速低10～35h-1。
优选情况下，所述第一裂化反应区的裂化反应条件包括：温度为500～550℃，压力为0.15～0.28MPa，水油比为0.05～0.2，重时空速为1h-1～15h-1。优选地，所述第一裂化反应区的裂化反应条件包括：剂油比为5～10。
优选情况下，所述第二裂化反应区的裂化反应条件包括：温度为550～700℃，压力为0.15～0.28MPa，水油比为0.5～1.0，重时空速为15h-1～50h-1。优选地，所述第二裂化反应区的裂化反应条件包括：剂油比为10～30。
优选地，所述第一接触剂和所述第二接触剂各自独立地选自石油焦、石英砂、氧化铝和不含分子筛的硅铝材料中的至少一种。
优选情况下，所述烧焦处理的温度为600～800℃。
优选地，在进行所述烧焦处理之前，先将所述积炭催化剂进行汽提处理。
优选情况下，将剩余部分所述再生剂进行换热以使得经换热后得到的再生剂的温度为520～580℃。
优选地，所述原料油的残炭大于等于3重量％。
优选地，所述原料油选自渣油与石油馏分的混合物、沥青与石油馏分的混合物和原油中的至少一种。
所述渣油可以是常压渣油也可以是减压渣油。
所述石油馏分可以是汽油、柴油、蜡油馏分。
所述汽油可以是直馏汽油、催化裂化汽油、焦化汽油、加氢汽油等；所述柴油可以是直馏柴油、催化裂化柴油、焦化柴油、加氢柴油等；所述蜡油可以是直馏蜡油、加氢蜡油、脱沥青油。
以下结合图1所示的工艺流程图提供本发明的生产低碳烯烃的一种优选的具体实施方式：
通过管线将原料油2和水蒸气1引入至含有第一接触剂的第一裂化反应区3中进行裂化反应，接着将水蒸气1以及第一裂化反应区3中的物流引入至含有第二接触剂的第二裂化反应区4中进行裂化反应；然后将第二裂化反应区4上部或顶部获得的裂化反应后的物流进行冷凝处理，分别获得气态物质、液态物质和积炭接触剂，裂化产物10引出反应系统；通过管线将所述积炭催化剂引入至含有含氧气体5的再生器7中进行烧焦处理，以获得再生剂，再生器7中产生的烟气11从再生器7的顶部引出反应系统；并且将部分所述再生剂通过第一斜管6直接引入至所述第二裂化反应区4中参与裂化反应，以及将剩余部分所述再生剂引入至外取热器9中进行换热，接着将换热后得到的再生剂通过第二斜管8引入至所述第一裂化反应区3中参与裂化反应，其中，引入至所述第一裂化反应区和所述第二裂化反应区的再生剂的重量比为1：(1～8)，且所述第一裂化反应区3的裂化反应的温度比所述第二裂化反应区4的裂化反应的温度低。
与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在以下几个方面：
首先，本发明的方法能够降低反应温度来生产乙烯。
其次，采用双反应区、不同裂化反应温度、不同重时空速与原料油和一次裂化产物接触裂化，降低了裂化产物二次裂化反应温度和时间，减少了焦炭的生成，增加了低碳烯烃的产率。
第三，本发明的方法中裂化反应所生成的焦炭能够满足整个工艺的热供应，不需要额外喷入焦油或其他燃料油。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例和对比例中，由浓度为5重量％的粘结剂和浓度为95重量％的高岭土形成的混合物经喷雾干燥后焙烧制得的接触剂，记为MFC-1；由石油焦制成的接触剂记为MFC-2。
实施例和对比例中所采用的试验装置为提升管中型装置。
实施例和对比例中所采用的原料油性质如表1中所示：
表1
Figure BDA0001576508290000071
实施例1
本实施例按照图1所示的工艺路线进行，具体地，本实施例中：
原料油和水蒸气经过预热后进入第一裂化反应区，接触剂为MFC-2，工艺条件为：反应温度500℃，水油比0.10，重时空速4h-1，压力0.15MPa。发生裂化反应后的物流以及从外部管线来的部分水蒸气进入第二裂化反应区，工艺条件为：反应温度700℃，水油比0.5，重时空速20h-1，压力0.15MPa。接触裂化反应后所得积炭接触剂进入沉降器汽提后进入再生器中进行烧焦处理，工艺条件为：密相床中的温度为750℃，空气烧焦。烧焦后一部分再生剂直接进入第二裂化反应区，剩余部分进入外取热器降温至520℃后经斜管进入第一裂化反应区。进入第一裂化反应区的再生剂与进入第二裂化反应区的再生剂的重量比为1：2。
本实施例的裂化产物分布见表2。
实施例2
本实施例按照图1所示的工艺路线进行，具体地，本实施例中：
原料油和水蒸气经过预热后进入第一裂化反应区，接触剂为MFC-1，工艺条件为：反应温度540℃，水油比0.20，重时空速12h-1，压力0.28MPa。发生裂化反应后的物流以及从外部管线来的部分水蒸气进入第二裂化反应区，工艺条件为：反应温度620℃，水油比0.9，重时空速40h-1，压力0.28MPa。接触裂化反应后所得积炭接触剂进入沉降器汽提后进入再生器中进行烧焦处理，工艺条件为：密相床中的温度为700℃，空气烧焦。烧焦后一部分再生剂直接进入第二裂化反应区，剩余部分进入外取热器降温至580℃后经斜管进入第一裂化反应区。进入第一裂化反应区的再生剂与进入第二裂化反应区的再生剂的重量比为1：3。
本实施例的裂化产物分布见表2。
对比例1
原料油和水蒸气经过预热后进入提升管反应器，所用接触剂为MFC-1，工艺条件为：反应温度750℃，剂油比18，水油比0.4，重时空速12h-1，压力0.28MPa。
本对比例的裂化产物分布见表2。
对比例2
本对比例采用与实施例1相似的方法进行，所不同的是：
在本对比例中，进入第一裂化反应区的再生剂与进入第二裂化反应区的再生剂的重量比为1：10。
其余均与实施例1中相同。
本对比例的裂化产物分布见表2。
实施例3
本实施例采用与实施例1相似的方法进行，所不同的是：
在本实施例中，进入第一裂化反应区的再生剂与进入第二裂化反应区的再生剂的重量比为1：6。
其余均与实施例1中相同。
本实施例的裂化产物分布见表2。
实施例4
本实施例采用与实施例2相似的方法进行，所不同的是：
控制本实施例的第二裂化反应区中的水油比使得第二裂化反应区中的重时空速为20h-1。
其余均与实施例2中相同。
本实施例的裂化产物分布见表2。
实施例5
本实施例采用与实施例2相似的方法进行，所不同的是：
控制本实施例的第二裂化反应区中的水油比使得第二裂化反应区中的重时空速为12h-1。
其余均与实施例2中相同。
本实施例的裂化产物分布见表2。
表2
Figure BDA0001576508290000101
注：三苯指苯、甲苯和二甲苯。
通过实施例和对比例的结果比较可以看出，本发明的方法能够在不使用分子筛催化剂且反应温度较低的工艺条件下，获得了更高的烯烃产率、低的焦炭产率。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种生产低碳烯烃的方法，该方法包括：将原料油和水蒸气依次引入至含有第一接触剂的第一裂化反应区和含有第二接触剂的第二裂化反应区中进行裂化反应；然后将所述裂化反应后得到的物流进行冷凝处理，分别获得气态物质、液态物质和积炭接触剂；接着将所述积炭催化剂进行烧焦处理，以获得再生剂；并且将部分所述再生剂直接引入至所述第二裂化反应区中参与裂化反应，以及将剩余部分所述再生剂进行换热后引入至所述第一裂化反应区中参与裂化反应，其中，引入至所述第一裂化反应区和所述第二裂化反应区的再生剂的重量比为1：(1～8)，且所述第一裂化反应区的裂化反应的温度比所述第二裂化反应区的裂化反应的温度低。
2.根据权利要求1所述的生产低碳烯烃的方法，其中，引入至所述第一裂化反应区和所述第二裂化反应区的再生剂的重量比为1：(1.5～5)。
3.根据权利要求1或2所述的生产低碳烯烃的方法，其中，所述第一裂化反应区的裂化反应的温度比所述第二裂化反应区的裂化反应的温度低20～200℃。
4.根据权利要求3所述的生产低碳烯烃的方法，其中，所述第一裂化反应区的裂化反应的温度比所述第二裂化反应区的裂化反应的温度低50～150℃。
5.根据权利要求1或2所述的生产低碳烯烃的方法，其中，所述第一裂化反应区的裂化反应的重时空速比所述第二裂化反应区的裂化反应的重时空速低。
6.根据权利要求5所述的生产低碳烯烃的方法，其中，所述第一裂化反应区的裂化反应的重时空速比所述第二裂化反应区的裂化反应的重时空速低3～45h-1。
7.根据权利要求6所述的生产低碳烯烃的方法，其中，所述第一裂化反应区的裂化反应的重时空速比所述第二裂化反应区的裂化反应的重时空速低10～35h-1。
8.根据权利要求1或2所述的生产低碳烯烃的方法，其中，所述第一裂化反应区的裂化反应条件包括：温度为500～550℃，压力为0.15～0.28MPa，水油比为0.05～0.2，重时空速为1h-1～15h-1。
9.根据权利要求1或2所述的生产低碳烯烃的方法，其中，所述第二裂化反应区的裂化反应条件包括：温度为550～700℃，压力为0.15～0.28MPa，水油比为0.5～1.0，重时空速为15h-1～50h-1。
10.根据权利要求1或2所述的生产低碳烯烃的方法，其中，所述第一接触剂和所述第二接触剂各自独立地选自石油焦、石英砂、氧化铝和不含分子筛的硅铝材料中的至少一种。
11.根据权利要求1或2所述的生产低碳烯烃的方法，其中，所述烧焦处理的温度为600～800℃。
12.根据权利要求1或2所述的生产低碳烯烃的方法，其中，在进行所述烧焦处理之前，先将所述积炭催化剂进行汽提处理。
13.根据权利要求1或2所述的生产低碳烯烃的方法，其中，将剩余部分所述再生剂进行换热以使得经换热后得到的再生剂的温度为520～580℃。
14.根据权利要求1或2所述的生产低碳烯烃的方法，其中，所述原料油的残炭大于等于3重量％。
15.根据权利要求1或2所述的生产低碳烯烃的方法，其中，所述原料油选自渣油与石油馏分的混合物、沥青与石油馏分的混合物和原油中的至少一种。
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CN1898362A (zh) * 2004-03-08 2007-01-17 中国石油化工股份有限公司 一种生产低碳烯烃和芳烃的方法
CN101531924A (zh) * 2008-03-13 2009-09-16 中国石油化工股份有限公司 一种从劣质原料油制取轻质燃料油和丙烯的方法
CN103131463A (zh) * 2011-11-23 2013-06-05 中国石油化工股份有限公司 一种多产丙烯的烃类催化转化方法

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