CN111229135A - 一种含有石脑油的原料转化装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种含有石脑油的原料转化装置，包括：反应单元，包括湍动流化床反应器；含有石脑油的原料从所述湍动流化床反应器的底部输入，并在所述湍动流化床中进行反应；和再生单元，包括再生器；所述反应单元和所述再生单元管路连接，并且形成循环系统；所述反应单元输出产品气；反应单元中的催化剂经过所述再生单元循环输入所述反应单元中的湍动流化床反应器。该装置，降低石脑油催化裂解技术中热裂解反应的影响，降低产物中甲烷的收率。

Description

一种含有石脑油的原料转化装置
技术领域
本发明涉及一种含有石脑油的原料转化为低碳烯烃和芳烃的装置，属于催化领域。
背景技术
石脑油是生产乙烯、丙烯最主要的原料之一。石脑油高温水蒸气裂解制乙烯、丙烯等化工产品是一个巨大的石化产业。每年有数以亿吨的石脑油用于生产乙烯丙烯，其产量占乙烯丙烯生产总量50％以上。经过多年的发展，水蒸气裂解技术已经达到很高水平，它的转化率高，经过一次反应，产物的产率就可以达到较高的水平。但是缺点同样明显，选择性差，产物中有大量的甲烷生成，反应温度高，能耗高。其发展潜力已经很小。为此，采用催化剂降低裂解温度的催化裂解技术得到了大力发展。目前石脑油催化裂解技术主要通过提升管反应器进行，提高乙烯丙烯的收率。但是提升管反应器中石脑油热裂解现象不容忽视，甲烷收率相对较高。
发明内容
根据本申请的一个方面，提供了一种含有石脑油的原料转化装置，解决的问题是，降低石脑油催化裂解技术中热裂解反应的影响，降低产物中甲烷的收率。
为解决上述问题，本申请采用的技术方案如下：一种含有石脑油的原料转化为低碳烯烃和芳烃的装置，主要包括湍动流化床反应器3、再生器9，湍动流化床反应器3包括反应器扩大段14、反应段15、反应器汽提段16，再生器9包括再生器扩大段17、再生段18、再生器汽提段19，湍动流化床反应器顶部有产品气出口7，湍动流化床反应器汽提段16底端通过待生斜管13、提升管20与再生器扩大段17相连，再生器汽提段19底端通过再生斜管12、提升管2与湍动流化床反应器3相连。
可选地，湍动流化床反应器3的反应段15有一定高度的密相床层，石脑油原料在反应段15的底部进入反应器催化剂床层中。
可选地，再生后的催化剂直接进入反应器的密相床层中，位于石脑油原料入口上方。
可选地所述的装置，再生器9的再生段18有一定高度的密相床层，再生气体由再生段18底部进入再生器催化剂床层中；
可选地，积碳催化剂由再生器9再生段18的上部进入再生器。
可选地，流化床再生器是湍动流化床再生器。
所述含有石脑油的原料转化为低碳烯烃和芳烃的装置，其特征在于，包括：
反应单元，包括湍动流化床反应器；含有石脑油的原料从所述湍动流化床反应器的底部输入，并在所述湍动流化床中与催化剂接触反应，得到产品气和待再生催化剂；和
再生单元，包括再生器；
所述反应单元和所述再生单元管路连接，并且形成循环系统；
所述反应单元输出产品气；所述反应单元中输出的待再生催化剂经过通入所述再生单元，得到再生催化剂；再生催化剂循环输入返回所述反应单元中的湍动流化床反应器。
可选地，所述产品气中烯烃质量收率在30％～37％，芳烃质量收率在26％～35％，甲烷质量收率3％～5％。
可选地，所述产品气中包括低碳烯烃和芳烃。
可选地，所述低碳烯烃包括乙烯、丙烯、丁烯。
可选地，所述芳烃包括苯、甲苯、二甲苯。
可选地，所述微球催化剂中的分子筛含量为10～50％。
可选地，所述微球催化剂中分子筛的含量的上限选自20％、30％、40％或50％；上限选自10％、20％、30％或40％。
可选地，所述微球催化剂的直径优选30～300μm。
可选地，所述微球催化剂的直径优选50～150μm。
可选地，所述催化剂为含有ZSM-5分子筛的微球催化剂。
可选地，所述微球催化剂的成型包括：将含有分子筛和粘结剂的浆料喷雾干燥成型。
可选地，所述湍动流化床反应器包括扩大段I、反应段I、汽提段I，顶部设置产品气出口管线。
可选地，所述湍动流化床反应器由上到下依次包括扩大段I、反应段I、汽提段I，顶部设置产品气出口管线。
可选地，所述湍动流化床反应器在反应段I进行反应，在扩大段I输出产品气，催化剂下行进入汽提段I。
可选地，所述反应段I包括密相床层I。
所述密相床层I的高径比为0.3～10。
可选地，所述密相床层I的高径比为2～8。
可选地，所述密相床层I的高径比的上限选自0.5、1、2、3、5、8、9或10；下限选自0.3、0.5、1、2、3、5、8或9。
可选地，所述密相床层I内设置至少一个进料口，以输入含有石脑油的原料。
可选地，所述再生器为鼓泡流化床再生器或湍动流化床再生器。
可选地，所述再生器包括扩大段II、再生段I、汽提段II，顶部设置烟气出口管线；
所述汽提段I经过待生斜管、提升管II与再生器的扩大段II管路连接；
所述汽提段II经过再生斜管、提升管I与所述湍动流化床反应器的扩大段I管路连接。
可选地，汽提段I中的催化剂经过待生斜管、提升管II进入再生器的扩大段II，进行再生。
可选地，汽提段II中的再生后的催化剂经过再生斜管、提升管I进入所述湍动流化床反应器的扩大段I。
可选地，所述再生器的再生段I包括密相床层II。
可选地，所述密相床层II的高径比为2～10。
可选地，所述密相床层II的高径比上限选自3、5、8或10；下限选自2、3、5或8。
可选地，所述密相床层II内设置至少一个进料口，以输入再生气体。
可选地，所述汽提段II的底部设置进气口I；
所述提升管I的底部设置进气口II；
所述汽提段I的底部设置进气口III。
可选地，所述进气口I输入不参与反应的惰性气体，可以为水蒸气、氮气等。
可选地，所述进气口II输入不参与反应的惰性气体，可以为水蒸气、氮气等。
可选地，所述进气口III输入不参与反应的惰性气体，可以为水蒸气、氮气等。
作为一种实施方式，所述的装置，包括湍动流化床反应器、再生器；
所述湍动流化床反应器包括反应器扩大段I、反应段I、汽提段I；
所述再生器包括再生器扩大段II、再生段I、汽提段II；
所述湍动流化床反应器顶部有产品气出口，所述湍动流化床反应器汽提段I底端通过待生斜管、提升管II与再生器扩大段II相连，再生器汽提段II底端通过再生斜管、提升管I与湍动流化床反应器相连。
本申请能产生的有益效果包括：
采用本申请的装置，包括一个流化床反应器和一个流化床再生器，流化床反应器为湍流床反应器，流化床再生器为鼓泡流化床再生器或湍动流化床再生器。在湍流床反应器中，催化剂的体积含量高于提升管反应器，提高催化剂的作用，降低热裂解反应的影响。
附图说明
图1为本申请所述装置的流程示意图
部件和附图标记列表：
1：反应器提升管进气口，2：反应器提升管，3：湍动流化床反应器，4：湍动流化床反应器进料口，5：湍动流化床反应器汽提段进气口，6：再生器提升管进气口，7：产品气出口管线，8：烟气出口管线，9：再生器，10：再生空气入口，11：再生器汽提段进气口，12：再生斜管，13：待生斜管，14：流化床反应器扩大段，15：流化床反应器反应段，16：流化床反应器汽提段，17：再生器扩大段，18：再生器再生段，19：再生器汽提段，20：再生器提升管。
包括石脑油的原料通过湍动流化床反应器进料口4进入湍动流化床反应器反应段15与催化剂反应，生成的产物进入产品气出口管线7，催化剂下行进入湍动流化床反应器汽提段16，经过汽提后，通过待生斜管13、提升管20，进入再生器9，经过再生的催化剂通过再生器汽提段19、再生斜管12和提升管2进入湍动流化床反应器反应段15。产品气经过产品气出口管线7进入分离系统，得到碳烯烃和芳烃产物。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
如无特别说明，本申请的实施例中的原料均通过商业途径购买。
实施例中，催化剂为“含有石脑油催化裂解活性的微球”，所述催化剂根据专利CN200710118286.3的方法制备。
本申请的实施例中分析方法如下：
利用气相色谱进行产物分析。
本申请的实施例中转化率、选择性计算如下：
本申请的实施例中，烯烃的收率、芳烃的收率、甲烷的收率都基于质量进行计算：
烯烃收率＝(产物中烯烃质量含量*产物质量流率)/(产物质量流率+生焦率)；芳烃收率＝(产物中芳烃质量含量*产物质量流率)/(产物质量流率+生焦率)；甲烷收率＝(产物中甲烷质量含量*产物质量流率)/(产物质量流率+生焦率)。
根据本申请的一种实施方式，提供一种含有石脑油的原料转化装置，包括
反应单元，包括湍动流化床反应器；含有石脑油的原料从所述湍动流化床反应器的底部输入，并在所述湍动流化床中进行反应；
和再生单元，包括再生器；
所述反应单元和所述再生单元管路连接，并且形成循环系统；所述反应单元输出产品气；反应单元中的催化剂经过所述再生单元循环输入所述反应单元中的湍动流化床反应器。
可选地，所述湍动流化床反应器包括扩大段I、反应段I、汽提段I，顶部设置产品气出口管线。
作为一种实施方式，所述装置包括
湍动流化床反应器和再生器；
所述湍动流化床反应器包括反应器扩大段I、反应段I、汽提段I；
所述再生器包括再生器扩大段II、再生段I、汽提段II；
所述湍动流化床反应器顶部有产品气出口，所述湍动流化床反应器汽提段I底端通过待生斜管、提升管II与再生器扩大段II相连，再生器汽提段II底端通过再生斜管、提升管I与湍动流化床反应器相连。
实施例1
如图1所示的装置中，催化剂为含有石脑油催化裂解活性的微球，催化剂中分子筛重量含量为10％，粒径范围为50-150微米。包括石脑油的原料通过湍动流化床反应器进料口4进入湍动流化床反应器反应段15与催化剂反应，生成的产物进入产品气出口管线7，催化剂下行进入流化床反应器汽提段16，从湍动流化床反应器进气口5输入氮气汽提气体，经过汽提后，通过待生斜管13、提升管进气口6输入氮气气体，进入提升管20，进入再生器9，从再生器汽提段进气口输入氮气气体汽提，经过再生的催化剂通过再生器汽提段19、进入再生斜管12、从提升管进气口1输入氮气气体，提升管2进入湍动流化床反应器反应段15。产品气经过产品气出口管线进入分离系统，得到低碳烯烃和芳烃产物。催化剂循环量通过塞阀或滑阀控制。石脑油的组成见表1。湍动床反应器反应段密相床层的高径比为5。再生器的再生段密相床层II的高径比为8。湍动流化床反应器反应条件：反应温度690℃，反应压力以表压计为0.01MPa，气相线速为0.5m/s。保持催化剂循环量稳定，流化床反应器质量空速为0.5h-1。产品气通过在线色谱分析，烯烃质量收率36％，芳烃收率为30％，甲烷收率为4.7％。
表1石脑油组成
组成(wt％) 石脑油(IBP-150℃) 石脑油(IBP-180℃)
正构烷烃 41 35
异构烷烃 24 29
环烷烃 15 28
芳烃 14 7
实施例2
按照实施例1所述的条件和步骤，催化剂为含有石脑油催化裂解活性的微球，催化剂中分子筛重量含量为30％，粒径范围为50-150微米。湍动床反应器反应段密相床层的高径比为0.3。再生器的再生段密相床层II的高径比为10。湍动流化床反应器反应条件：反应温度650℃，反应压力以表压计为0.1MPa，气相线速为1m/s。流化床反应器质量空速为1h-1。产品气通过在线色谱分析，烯烃质量收率33％，芳烃收率为28％，甲烷收率为4％。
实施例3
按照实施例1所述的条件和步骤，催化剂为含有石脑油催化裂解活性的微球，催化剂中分子筛重量含量为50％，粒径范围为50-150微米。湍动床反应器反应段密相床层的高径比为10。再生器的再生段密相床层II的高径比为2。湍动流化床反应器反应条件：反应温度580℃，反应压力以表压计为0.2MPa，气相线速为2m/s。流化床反应器质量空速为1.5h-1。产品气通过在线色谱分析，烯烃质量收率30％，芳烃收率为26％，甲烷收率为3％。
实施例4
按照实施例1所述的条件和步骤，催化剂为含有石脑油催化裂解活性的微球，催化剂中分子筛重量含量为50％，粒径范围为50-150微米。湍动床反应器反应段密相床层的高径比为5。再生器的再生段密相床层II的高径比为8。湍动流化床反应器反应条件：反应温度720℃，反应压力以表压计为0.3MPa，气相线速为3m/s。流化床反应器质量空速为2h-1。产品气通过在线色谱分析，烯烃质量收率37％，芳烃收率为35％，甲烷收率为5％。
实施例5
按照实施例1所述的条件和步骤，催化剂为含有石脑油催化裂解活性的微球，催化剂中分子筛重量含量为30％，粒径范围为50-150微米。湍动床反应器反应段密相床层的高径比为5。再生器的再生段密相床层II的高径比为8。湍动流化床反应器反应条件：反应温度为690℃，反应压力以表压计为0.01MPa，气相线速为2m/s。产品气通过在线色谱分析，烯烃质量收率37％，芳烃收率为28％，甲烷收率为4.2％。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (10)

1.一种含有石脑油的原料转化装置，其特征在于，包括：
反应单元，包括湍动流化床反应器；含有石脑油的原料从所述湍动流化床反应器的底部输入，并在所述湍动流化床中与催化剂接触反应，得到产品气和待再生催化剂；和
再生单元，包括再生器；
所述反应单元和所述再生单元管路连接，并且形成循环系统；
所述反应单元输出产品气；所述反应单元中的待再生催化剂通入所述再生单元，得到再生催化剂；再生催化剂返回所述反应单元中的湍动流化床反应器。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述湍动流化床反应器包括扩大段I、反应段I、汽提段I，顶部设置产品气出口管线。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述反应段I包括密相床层I；所述密相床层I的高径比为0.3～10；
优选地，所述密相床层I的高径比为2～8。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述密相床层I内设置至少一个进料口，以输入含有石脑油的原料。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述再生器为鼓泡流化床再生器或湍动流化床再生器。
6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述再生器包括扩大段II、再生段I、汽提段II，顶部设置烟气出口管线；
所述汽提段I经过待生斜管、提升管II与再生器的扩大段II管路连接；
所述汽提段II经过再生斜管、提升管I与所述湍动流化床反应器的扩大段I管路连接。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述再生器的再生段I包括密相床层II；所述密相床层II的高径比为2～10。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述密相床层II内设置至少一个进料口，以输入再生气体。
9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述汽提段II的底部设置进气口I；
所述提升管I的底部设置进气口II；
所述汽提段I的底部设置进气口III。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，包括湍动流化床反应器和再生器；
所述湍动流化床反应器包括反应器扩大段I、反应段I、汽提段I；
所述再生器包括再生器扩大段II、再生段I、汽提段II；
所述湍动流化床反应器顶部有产品气出口，所述湍动流化床反应器汽提段I底端通过待生斜管、提升管II与再生器扩大段II相连，再生器汽提段II底端通过再生斜管、提升管I与湍动流化床反应器相连。
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