CN114207091A - 用于最大化芳族化合物产量的ncc方法中的单个和多个湍流/快速流化床反应器 - Google Patents

Abstract

公开了生产芳族化合物的系统和方法。包含石脑油的进料料流流入反应单元，所述反应单元包括与提升管反应器耦接并流体连通的快速流化床反应器。快速流化床反应器适于在其中实现返混以最大化芳族化合物的产量。来自快速流化床反应器的流出物进一步流至提升管反应器。通过喷射器将提升气体注入反应单元，所述提升气体可以包含氮气、甲烷、烟气或其组合。提升管反应器的流出物在产物分离单元中分离，以产生包含轻质烯烃的产物料流和废催化剂。通过汽提气体进一步汽提废催化剂，所述汽提气体包含甲烷、氮气、烟气或其组合。汽提后的废催化剂被再生以产生再生催化剂，所述再生催化剂随后流至快速流化床反应器。

Description

用于最大化芳族化合物产量的NCC方法中的单个和多个湍流/ 快速流化床反应器

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年8月5日提交的美国临时专利申请No.62/883,073的优先权的权益，其通过整体引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及一种生产芳族化合物的方法。更具体地，本发明涉及一种集成方法，其包括在与提升管反应器耦接的快速流化床中催化裂化石脑油以生产芳族化合物。

背景技术

BTX(苯、甲苯和二甲苯)是一类芳族化合物，其用于化学工业(尤其是塑料和聚合物行业)的许多不同领域。例如，苯是生产聚苯乙烯、酚醛树脂、聚碳酸酯和尼龙的前体。甲苯用于生产聚氨酯以及作为汽油组分。二甲苯是用于生产聚酯纤维和邻苯二甲酸酐的原料。在石化工业中，苯、甲苯和二甲苯通常通过石脑油的催化重整来生产。

在过去的数十年里，对芳族化合物(尤其是BTX)的需求一直在增加。生产BTX的常规方法之一包括蒸汽裂化烃原料(例如石脑油)。然而，这种常规方法的总效率相对较低。除了芳族化合物之外，还产生在过程中与芳族化合物竞争的其他产物(包括烯烃)。此外，流出物中的大量烃被再循环到蒸汽裂化单元。由于烃在再循环回蒸汽裂化单元之前必须被氢化，因此用于再循环的大量烃在氢化过程中会需要大量的氢气和能量，导致高生产成本。

用于生产芳族化合物(例如，BTX)的另一种常规方法包括在流化床中催化裂化石脑油。然而，由于流化床中表观气速的限制，这些常规流化床反应器通常在低平均固体体积分数和低气固接触效率下运行。因此，常规方法的产物通常包括由烃的热裂化产生的高甲烷含量，这导致芳族化合物的生产成本增加。

总的来说，尽管存在生产芳族化合物的方法，但鉴于这些方法的至少上述缺点，该领域中仍然存在改进的需求。

发明内容

已经发现了与使用石脑油生产芳族化合物(包括BTX)的方法相关的至少一些上述问题的解决方案。该解决方案在于一种生产芳族化合物的方法，该方法包括使用与提升管反应器耦接并与提升管反应器流体连通的快速流化床反应器来催化裂化石脑油。提升管反应器中的表观气速明显高于常规方法。这至少有利于提供提升管反应器中的高固体体积分数，从而减少石脑油热裂化的发生。值得注意的是，在该方法中使用的流化床反应器不需要任何内部结构来限制返混，其导致流化床反应器中的充分混合和更高的芳族化合物的总产率。此外，快速流化床反应器和提升管反应器中使用的提升气体不含有蒸汽。因此，可以使用具有比非沸石基催化剂更高的效率的沸石基催化剂，因为它将不被蒸汽脱铝。因此，本发明的方法为与上述目前可获得的生产芳族化合物的方法相关的至少一些问题提供了技术解决方案。

本发明的实施方案包括生产芳族化合物的方法。该方法包括在快速流化床反应器中，在足以产生包括一种或多种芳族化合物的第一产物的第一反应条件下，使石脑油与具有在1至6.5m/s范围内的表观气速(SGV)的快速流化床的催化剂颗粒接触。该方法进一步包括使快速流化床反应器的流出物流至提升管反应器，快速流化床反应器的流出物包括(1)石脑油的未反应烃，(2)第一产物，和(3)催化剂颗粒。该方法进一步包括在提升管反应器中，在足以产生包括一种或多种芳族化合物的第二产物的第二反应条件下，使石脑油的未反应烃、第一产物和催化剂颗粒接触。

本发明的实施方案包括生产芳族化合物的方法。该方法包括在快速流化床反应器中，在足以产生包括一种或多种芳族化合物的第一产物的第一反应条件下，使石脑油与具有在1至6.5m/s范围内的表观气速(SGV)的快速流化床的催化剂颗粒接触。第一反应条件包括在670至730℃范围内的温度。该方法进一步包括使快速流化床反应器的流出物流至提升管反应器。快速流化床反应器的流出物包括(1)石脑油的未反应烃，(2)第一产物，和(3)催化剂颗粒。该方法又进一步包括在提升管反应器中，在足以产生包括一种或多种芳族化合物的第二产物的第二反应条件下，使石脑油的未反应烃、第一产物和至少一些催化剂颗粒接触。第二反应条件包括在640至720℃范围内的温度。

本发明的实施方案包括用于生产芳族化合物的反应单元。反应单元包括快速流化床反应器。快速流化床反应器包括壳体、适于将烃原料接收至壳体中的进料入口、适于接收能够催化烃原料裂化以产生进入壳体的芳族化合物的催化剂颗粒的催化剂入口、适于将提升气体接收至壳体中的提升气体入口以及设置在壳体中的催化剂颗粒。快速流化床反应器不需要任何内部结构来限制快速流化床反应器中的返混。反应单元进一步包括设置在快速流化床反应器顶部的提升管反应器。提升管反应器与快速流化床反应器流体连通，使得来自快速流化床反应器的内容物流入提升管反应器。

以下包括贯穿本说明书使用的各种术语和短语的定义。

术语“约(about)”或“大约(approximately)”被定义为接近，如本领域普通技术人员所理解的。在一个非限制性实施方案中，该术语被定义为在10％内，优选在5％内，更优选在1％内，最优选在0.5％内。

术语“wt.％”、“vol.％”或“摩尔％”分别指基于包括该组分的材料的总重量、总体积或总摩尔数的组分的重量百分比、体积百分比或摩尔百分比。在非限制性示例中，100摩尔材料中的10摩尔组分为10mol.％的组分。

术语“基本上(substantially)”及其变型被定义为包括10％内、5％内、1％内或0.5％内的范围。

术语“抑制(inhibiting)”或“减少(reducing)”或“防止(preventing)”或“避免(avoiding)”或这些术语的任何变型，当用在权利要求书和/或说明书中时，包括任何可测量的减少量或完全抑制以达到期望的结果。

说明书和/或权利要求书中使用的术语“有效”是指足以实现期望的、预期的或意图的结果。

说明书和/或权利要求书中使用的术语“提余物”是指其中目标组分已被移除的产物料流的剩余部分。

当在权利要求或说明书中与术语“包含”、“包括”、“含有”或“具有”一起使用时，词语“一(a)”或“一(an)”的使用可表示“一个(one)”，但其也具有“一个或多个”、“至少一个”和“一个或多于一个”的含义。

术语“包含(comprising)”(和任何形式的包含，如“包含(comprise)”和“包含(comprises)”)、“具有(having)”(和任何形式的具有，如“具有(have)”和“具有(has)”)、“包括(including)”(和任何形式的包括，如“包括(includes)”和“包括(include)”)或“含有(containing)”(和任何形式的含有，例如“含有(contains)”和“含有(contain)”)是包括性的或开放式的，且不排除另外的、未列举的元素或方法步骤。

本发明的方法可以“包含”在整个说明书中公开的特定成分、组分、组合物等，“基本上由其组成”或“由其组成”。

如在说明书和/或权利要求书中使用的术语，术语“主要”是指大于50wt.％、50mol.％和50vol.％中的任何一种。例如，“主要”可以包括50.1wt.％至100wt.％及其间的所有值和范围、50.1mol.％至100mol.％及其间的所有值和范围、或50.1vol.％至100vol.％及其间的所有值和范围。

本发明的其他目的、特征和优点将从以下附图、详细描述和实施例中变得显而易见。然而，应当理解，在指示本发明的具体实施方案的同时，附图、详细描述和实施例仅以说明的方式给出，而不意味着限制。另外，预期从本详细描述中，在本发明的精神和范围内的改变和修改对于本领域技术人员将变得显而易见。在另外的实施方案中，来自具体实施方案的特征可以与来自其他实施方案的特征相结合。例如，来自一个实施方案的特征可以与来自任何其他实施方案的特征相结合。在另外的实施方案中，可以向本文所述的具体实施方案中添加附加特征。

附图说明

为了更完整地理解，现在结合附图参考以下描述，其中：

图1示出了根据本发明实施方案的用于生产芳族化合物的系统的示意图；和

图2示出了根据本发明实施方案的用于生产芳族化合物的方法的示意性流程图。

具体实施方式

目前，芳族化合物(包括BTX)可以通过石脑油的蒸汽裂化或催化裂化来生产。然而，蒸汽裂化的石脑油的芳族化合物的总转化率相对较低。此外，蒸汽裂化石脑油的生产成本高，因为石脑油的蒸汽裂化产生大量的提余物，在将其再循环回蒸汽裂化单元之前需要将其氢化。因此，大量的提余物导致氢化过程中对氢气和能量的大量需求。催化裂化石脑油的常规方法通常需要相对低的表观气速和催化剂床中极高的催化剂与油的比率，这给保持提升管反应器中的压力平衡带来了挑战。此外，常规的石脑油的催化裂化使用蒸汽作为提升气体，这阻止了反应器中使用基于沸石的催化剂，从而降低了芳族化合物生产效率。本发明提供了至少一些这些问题的解决方案。该解决方案基于包括在反应单元(包括与提升管反应器耦接的快速流化床反应器)中催化裂化石脑油的方法。这种方法能够在反应单元中保持高固体体积分数和高表观气速，从而减少石脑油的热裂化并提高芳族化合物的产率。此外，在本发明的实施方案中使用的快速流化床反应器适于在其中实现返混。因此，与常规方法相比，芳族化合物的选择性增加。此外，该方法使用不包含蒸汽的提升气体，使得沸石基催化剂可以用于反应单元中，因而提高了芳族化合物生产效率。在以下部分中进一步详细讨论本发明的这些和其他的非限制性方面。

A.催化裂化石脑油以生产芳族化合物的系统

在本发明的实施方案中，用于通过石脑油的催化裂化生产芳族化合物的反应单元包括一个或多个快速流化床反应器、一个或多个提升管反应器、产物分离器和催化剂再生单元。在本发明的实施方案中，快速流化床反应器的特征可以在于底部密相区和上部稀相区的共存，其中颗粒被运出床并需要被更换和/或再循环。参考图1，示出了反应单元100的示意图，该反应单元100被配置为与常规蒸汽裂化或催化裂化方法相比，以改善的生产效率和产率生产芳族化合物(例如，苯、甲苯和二甲苯)。根据本发明的实施方案，反应单元100可以包括快速流化床反应器101，快速流化床反应器101包括壳体102、进料入口103、提升气体入口104和催化剂入口105。

在本发明的实施方案中，壳体102由钢、碳钢、耐火材料或其组合制成。壳体102适于承载进料到其中的石脑油的催化裂化反应。根据本发明的实施方案，进料口103可设置在壳体102的下半部，并适于将进料料流接收在其中。在本发明的实施方案中，进料料流包括石脑油。根据本发明的实施方案，进料口103与设置在壳体102的下半部分中的进料喷射器106流体连通。根据本发明的实施方案，进料喷射器106适于将从进料入口103接收的石脑油分散在壳体102中。进料喷射器106可以包括多个向上的喷嘴和向下的喷嘴，用于在两个方向上释放石脑油。

在本发明的实施方案中，提升气体入口104设置在壳体102的下半部，但是低于进料喷射器106，其中提升气体入口104适于将提升气体料流接收至壳体102中。提升气体料流可包括氮气、甲烷、任何惰性气体或其组合。根据本发明的实施方案，提升气体入口104可以与设置在壳体102的下半部分中的提升气体喷射器107流体连通。根据本发明的实施方案，提升气体喷射器107设置在进料喷射器106的下方。在本发明的实施方案中，提升气体喷射器107适于以足以将壳体102中的材料向上输送的速度将从提升气体入口104接收的提升气体分散在壳体102中。在本发明的实施方案中，提升气体喷射器107包括多个向上的喷嘴和向下的喷嘴，用于在两个方向上释放提升气体。在本发明的实施方案中，催化剂入口105设置在壳体102的下半部，提升气体入口104的上方。催化剂入口105可以适于将催化剂颗粒接收至壳体102中。催化剂颗粒的非限制性示例可包括沸石。

根据本发明的实施方案，反应单元100进一步包括设置在快速流化床反应器101上部的提升管反应器108。提升管反应器108可以适于进一步催化裂化从快速流化床反应器101流出的烃。在本发明的实施方案中，提升管反应器108具有比快速流化床反应器101的横截面表面积更小的横截面表面积。在本发明的实施方案中，快速流化床反应器101与提升管反应器108的横截面表面积比率在2.5至20范围内以及其间的所有的范围和值，包括2.5至5.0、5.0至7.5、7.5至10.0、10.0至12.5、12.5至15.0、15.0至17.5和17.5至20.0的范围。在本发明的实施方案中，快速流化床反应器101和提升管反应器108通过过渡区109流体连通。过渡区109的截面积可从快速流化床反应器101的上表面到提升管反应器108的下表面逐渐减小。

在本发明的实施方案中，快速流化床反应器101和提升管反应器108两者都是基本上圆柱形的。过渡区109可以是与快速流化床反应器101和提升管反应器108流体连通的平顶锥形结构。快速流化床反应器101可以具有在2.5至10m范围内以及其间的所有范围和值的内径，包括2.5至3.0m、3.0至3.5m、3.5至4.0m、4.0至4.5m、4.5至5.0m、5.0至5.5m、5.5至6.0m、6.0至6.5m、6.5至7.0m、7.0至7.5m、7.5至8.0m、8.0至8.5m、8.5至9.0m、9.0至9.5m和9.5至10m的范围。提升管反应器108可以具有在1至2.5m范围内以及其间的所有范围和值的内径，包括1至1.1m、1.1至1.2m、1.2至1.3m、1.3至1.4m、1.4至1.5m、1.5至1.6m、1.6至1.7m、1.7至1.8m、1.8至1.9m、1.9至2.0m、2.0至2.1m、2.1至2.2m、2.2至2.3m、2.3至2.4m和2.4至2.5m的范围。根据本发明的实施方案，快速流化床反应器101中的提升气体喷射器107进一步被配置为以足以将提升管反应器108中的材料向上输送的速度释放提升气体。在本发明的实施方案中，提升管反应器108包括一个或多个另外的提升气体入口，适于在其中提供另外的提升气体以在提升管反应器108中向上输送材料。所述一个或多个另外的提升气体入口可以设置在提升管反应器108的底部。

在本发明的实施方案中，提升管反应器108可与分离单元110流体连通，使得来自提升管反应器108的流出物从提升管反应器108流到分离单元110。来自提升管反应器108的流出物可包括未反应的石脑油、芳族化合物、提升气体、废催化剂颗粒、任何其它副产物或其组合。根据本发明的实施方案，分离单元110适于将来自提升管反应器108的流出物分离成产物气体料流和废催化剂料流。在本发明的实施方案中，产物气体料流包括芳族化合物、未反应的石脑油、轻质烯烃、提升气体、副产物或其组合。芳族化合物可以包括苯、甲苯和二甲苯。废催化剂料流可包括废催化剂颗粒、废催化剂颗粒中吸收的烃、提升气体或其组合。

根据本发明的实施方案，分离单元110包括分离单元壳体111和一个或多个适于将来自提升管反应器108的流出物分离成废催化剂颗粒和产物气体的旋风分离器。在本发明的实施方案中，分离单元110中的每个旋风分离器是单级或多级旋风分离器。每个旋风分离器可以与料腿流体连通。料腿适于将催化剂颗粒从旋风分离器转移到靠近分离单元110(分离单元壳体111)底部的密相床。在本发明的实施方案中，用于每个旋风分离器的料腿进一步与防溅板和/或滴流阀流体连通。防溅板和/或滴流阀可以适于避免气体绕过旋风分离器的料腿。

在本发明的实施方案中，分离单元110的底端可以与催化剂再生单元112流体连通，使得废催化剂料流从分离单元110流至催化剂再生单元112。在本发明的实施方案中，催化剂再生单元112适于进一步汽提废催化剂上吸收的烃并且汽提过程后使废催化剂再生。催化剂再生单元112可以进一步适于从催化剂中分离烟气。

根据本发明的实施方案，再生单元112包括汽提器113，其被配置为汽提废催化剂上吸收的烃。汽提器113可包括汽提气体喷射器122，汽提气体喷射器122被配置为释放汽提气体以接触废催化剂。汽提气体的非限制性示例可包括氮气、甲烷、烟气及其组合。汽提器113可进一步包括汽提器内部构件，该汽提器内部构件被配置为增强汽提器113中向下流动的流(乳液相)和向上流动的气泡流之间的逆流接触。汽提器内部构件可以包括盘状结构内部构件、V形结构内部构件、填密内部构件、地铁式格栅内部构件(subway gratinginternals)或其组合。汽提器113可以进一步包括适于将催化剂颗粒从汽提器113转移到再生单元112的竖管114和适于控制催化剂颗粒从汽提器113到再生单元112的流速的滑阀。在本发明的实施方案中，催化剂再生单元112进一步包括空气入口116，空气入口116与空气喷射器117流体连通，空气喷射器117设置在催化剂再生单元112中，使得空气通过进气口116和空气喷射器117供应到催化剂再生单元112中。根据本发明的实施方案，催化剂再生单元112进一步包括一个或多个适于从催化剂分离烟气的旋风分离器(例如，旋风分离器118)。在催化剂再生过程中可能产生烟气。根据本发明的实施方案，催化剂再生单元112包括与快速流化床反应器101的催化剂入口105流体连通的催化剂出口119，使得再生催化剂从催化剂再生单元112流至快速流化床反应器101。

根据本发明的实施方案，催化裂化系统可以包括与一个催化剂再生单元(催化剂再生单元112)流体连通的两个或多个快速流化床反应器101，使得再生催化剂从催化剂再生单元112流至两个或多个快速流化床反应器101中的每一个。催化裂化系统可以包括两个或多个提升管反应器108(设置在两个或多个快速流化床反应器101中的每一个的顶部)。在本发明的实施方案中，两个或多个快速流化床反应器101中的每一个与一个产物分离单元(分离单元110)流体连通，使得两个或多个提升管反应器108中的每一个的流出物流至分离单元110。

B.生产芳族化合物的方法

已经发现了通过石脑油的催化裂化生产芳族化合物的方法。与常规的催化裂化方法相比，这些方法能够增加反应单元中的固体体积分数，在催化裂化过程中实现返混，并使热裂化的发生最小化。因此，与常规方法相比，该方法能够显著地提高通过催化裂化生产芳族化合物的效率。如图2所示，本发明的实施方案包括生产芳族化合物(包括BTX)的方法200。如图1所示，方法200可以由反应单元100实施。

根据本发明的实施方案，如框201所示，方法200可以包括在快速流化床反应器101中，在足以产生包括一种或多种芳族化合物的第一产物的第一反应条件下，使石脑油与快速流化床的催化剂颗粒接触，如框201所示。在本发明的实施方案中，框201的接触包括将来自提升气体喷射器107的提升气体和来自进料喷射器106的石脑油注入快速流化床反应器101中，使得催化剂颗粒和石脑油彼此接触，并且快速流化床反应器101中的材料向上移动。在本发明的实施方案中，框201的接触步骤中的石脑油包括终沸点低于350℃的烃。在本发明的实施方案中，框201的第一反应条件可以包括在1至6.5m/s范围内以及其间的所有范围和值的表观气速(SGV)，包括1至1.5m/s、1.5至2.0m/s、2.0至2.5m/s、2.5至3.0m/s、3.0至3.5m/s、3.5至4.0m/s、4.0至4.5m/s、4.5至5.0m/s、5.0至5.5m/s、5.5至6.0m/s、和6.0至6.5m/s的范围。第一反应条件可以进一步包括快速流化床反应器101中的在690至710℃以及其间的所有的范围和值的反应温度，包括690至692℃、692至694℃、694至696℃、696至698℃、698至700℃、700至702℃、702至704℃、704至706℃、706至708℃和708至710℃。框201的第一反应条件可进一步包括1至3巴以及其间的所有范围和值的反应压力，包括1至1.5巴、1.5至2.0巴、2.0至2.5巴和2.5至3.0巴的范围。框201的第一反应条件可进一步包括快速流化床反应器101中的为1至15s的以及其间的所有范围和值的平均停留时间，包括1至3s、3至6s、6至9s、9至12s，和12至15s的范围。第一反应条件可以进一步包括在0.3至3hr^-1范围内以及其间的所有范围和值的重时空速(WHSV)，包括0.3至0.6hr^-1、0.6至0.9hr^-1、0.9至1.2hr^-1、1.2至1.5hr^-1、1.5至1.8hr^-1、1.8至2.1hr^-1、2.1至2.4hr^-1、2.4至2.7hr^-1和2.7至3.0hr^-1的范围。根据本发明的实施方案，框201中的快速流化床反应器101中的固体体积分数(SVF)在0.12至0.35范围内以及其间的所有范围和值，包括0.12至0.15、0.15至0.18、0.18至0.21、0.21至0.24、0.24至0.27、0.27至0.30、0.30至0.33和0.33至0.35的范围。根据本发明的实施方案，快速流化床反应器101的催化剂包括沸石。在本发明的实施方案中，催化剂具有75至120μm以及其间的所有范围和值的粒径，包括75至78μm、78至81μm、81至84μm、84至87μm、87至90μm、90至93μm、93至96μm、96至99μm、99至102μm、102至105μm、105至108μm、108至111μm、111至114μm、114至117μm和117至120μm的范围。催化剂可以具有约1200kg/m³的颗粒密度。

根据本发明的实施方案，框201的提升气体和石脑油以0.4至0.8以及其间所有范围和值的体积比率(包括0.4至0.5、0.5至0.6、0.6至0.7和0.7至0.8)流入快速流化床反应器。快速流化床反应器101可以包括10至50以及其间所有范围和值的催化剂与油的比率，包括10至15、15至20、20至25、25至30、30至35、35至40、40至45和45至50的范围。在本发明的实施方案中，框201的接触步骤包括在快速流化床中充分的返混，用于最大化芳族化合物产量。

根据本发明的实施方案，方法200进一步包括使快速流化床反应器101的流出物流至提升管反应器108，如框202所示。在本发明的实施方案中，快速流化床反应器101的流出物包括(1)石脑油的未反应烃，(2)第一产物，和(3)催化剂颗粒。快速流化床反应器101的流出物进一步包括提升气体。在本发明的实施方案中，框202的流动由提升气体推动。提升气体的非限制性示例可以包括氮气、甲烷、任何惰性气体、蒸汽、或其组合。

根据本发明的实施方案，如框203所示，方法200进一步包括在提升管反应器108中，在足以产生包括一种或多种芳族化合物的第二产物的第二反应条件下，使石脑油的未反应烃、第一产物和催化剂颗粒接触。在本发明的实施方案中，框203的第二反应条件包括提升管反应器108中的在670至710℃范围内以及其间的所有的范围和值的反应温度，包括670至673℃、673至676℃、676至679℃、679至682℃、682至685℃、685至688℃、688至691℃、691至694℃、694至697℃和697至700℃的范围。框203的第二反应条件可进一步包括1至3巴以及其间的所有范围和值的反应压力，包括1至1.5巴、1.5至2.0巴、2.0至2.5巴和2.5至3.0巴的范围。框203的第二反应条件可以包括提升管反应器108中的在1至6.5m/s范围内以及其间的所有范围和值的表观气速(SGV)，包括12至13m/s、13至14m/s、14至15m/s、15至16m/s、16至17m/s、17至18m/s、18至19m/s、19至20m/s、和20至21m/s的范围。第二反应条件可以进一步包括在0.3至3hr^-1范围内以及其间的所有范围和值的重时空速，包括0.3至0.6hr^-1、0.6至0.9hr^-1、0.9至1.2hr^-1、1.2至1.5hr^-1、1.5至1.8hr^-1、1.8至2.1hr^-1、2.1至2.4hr^-1、2.4至2.7hr^-1和2.7至3.0hr^-1的范围。框203的第二反应条件还可以进一步包括提升管反应器108中的在0.4至2s范围内以及其间的所有范围和值的平均停留时间，包括0.4至0.6s、0.6至0.8s、0.8至1.0s、1.0至1.2s、1.2至1.4s、1.4至1.6s、1.6至1.8s和1.8至2.0s。框203中的提升管反应器108中的固体体积分数可以在0.02至0.08的范围内以及其间的所有范围和值，包括0.02至0.03、0.03至0.04、0.04至0.05、0.05至0.06、0.06至0.07和0.07至0.08的范围。在本发明的实施方案中，方法200包括任选地使另外的提升气体流过设置在提升管反应器108下半部的另外的提升气体入口，以为提升管反应器108中的材料提供更大的提升力。

根据本发明的实施方案，如框204所示，方法200进一步包括使来自提升管反应器108的流出物流至分离单元110。来自提升管反应器108的流出物可以包括石脑油的未反应烃、第一产物、第二产物、废催化剂颗粒、提升气体、蒸汽或其组合。如框205所示，方法200可以进一步包括在分离单元110中分离提升管反应器108的流出物，以产生包含芳族化合物的产物气体料流和包含废催化剂和烟气的废催化剂料流。框205的分离可以包括使提升管反应器108的流出物通过分离单元110的一个或多个旋风分离器。在本发明的实施方案中，产物气体料流包含13至33wt.％的芳族化合物。

在本发明的实施方案中，废催化剂料流可以流至催化剂再生单元112。废催化剂在汽提器113中可以进一步通过汽提气体汽提，以去除废催化剂颗粒上吸收的烃。提升气体可以包括氮气、甲烷、烟气或其组合。根据本发明的实施方案，如框206所示，方法200进一步包括在足以使废催化剂再生的再生条件下使废催化剂再生以产生再生催化剂。在本发明的实施方案中，再生条件可以包括在680至750℃范围内以及其间的所有的范围和值的温度，包括680至690℃、690至700℃、700至710℃、710至720℃、720至730℃、730至740℃、和740至750℃的范围。在框206的再生步骤过程中，产生的烟气通过一个或多个旋风分离器可以被进一步分离。再生催化剂可以流至快速流化床反应器101。在本发明的实施方案中，方法200能够以大于30wt.％的BTX(苯、甲苯、二甲苯)产率生产芳族化合物。

尽管已经参考图2的框描述了本发明的实施方案，但是应理解，本发明的操作不限于图2中所示的特定的框和/或特定的框的顺序。因此，本发明的实施方案可以以与图2的顺序不同的顺序使用各个框来提供如本文所述的功能。

作为本发明公开的一部分，下面包括具体的实施例。所述实施例仅用于说明目的，而不旨在限制本发明。本领域普通技术人员将容易认识到可以改变或改进以产生基本相同结果的参数。

实施例

(快速流化床与提升管反应器耦接的中试装置中的芳族化合物生产)

如上所述的反应单元的中试装置用于通过石脑油的催化裂化生产芳族化合物(包括BTX)。该反应包括与提升管反应器耦接的快速流化床反应器(FFBR)。快速流化床反应器适于实现反应单元中的返混。用于中试装置试验的石脑油包括22-24wt.％的正构烷烃、27-30wt.％的异构烷烃、32-35wt.％的环烷烃、11-13wt.％的芳族化合物、少于0.5wt.％的烯烃和少于8wt.％的其他组分。中试装置试验运行期间的反应条件包括680℃的反应温度、700℃的催化剂再生温度、1.9hr^-1的重时空速和1500g的催化剂负载。从中试装置试验中获得的产物的产率结果如表1所示。

结果表明，在包括短接触时间、高固体体积分数以及高返混的条件下运行的反应器中，可以获得约30％的高BTX产率。表1示出了在上述运行条件下，在中试装置试验中获得的产物料流。表1中的结果表明，在不影响轻质烯烃产率的情况下，可以获得高的BTX产率。

表1石脑油催化裂化的主要产物的产率

在本发明的上下文中，描述了至少以下18个实施方案。实施方案1是生产芳族化合物的方法。该方法包括在快速流化床反应器中，在足以产生含有一种或多种芳族化合物的第一产物的第一反应条件下，使石脑油与具有1至6.5m/s范围内的表观气速(SGV)的快速流化床的催化剂颗粒接触。该方法进一步包括使快速流化床反应器的流出物流至提升管反应器，快速流化床反应器的流出物含有(1)石脑油的未反应烃，(2)第一产物，和(3)催化剂颗粒。该方法又进一步包括在提升管反应器中，在足以产生含有一种或多种芳族化合物的第二产物的第二反应条件下，使石脑油的未反应烃、第一产物和至少一些催化剂颗粒接触。实施方案2是如实施方案1所述的方法，其中所述第一反应条件包括快速流化床反应器中的690至710℃的反应温度。实施方案3是如实施方案1或实施方案2所述的方法，其中所述第一反应条件包括快速流化床反应器中的1至3巴的反应压力。实施方案4是如实施方案1至3中任一项所述的方法，其中所述第一反应条件包括快速流化床反应器中的1至15s的平均停留时间。实施方案5是如实施方案1至4中任一项所述的方法，其中所述第二反应条件包括提升管反应器中670至700℃的反应温度。实施方案6是如1至5中任一项所述的方法，其中所述第一反应条件包括提升管反应器中的1至3巴的反应压力。实施方案7是如实施方案1至5中任一项所述的方法，其中所述第二反应条件包括提升管反应器中的0.4至2s的平均停留时间。实施方案8是如实施方案1至7中任一项所述的方法，其中所述快速流化床反应器适于实现石脑油的未反应烃、第一产物以及催化剂颗粒的返混。实施方案9是如实施方案1至8中任一项所述的方法，其中所述快速流化床反应器在0.12至0.35vol.％范围内的固体体积分数下运行。实施方案10是如实施方案1至9中任一项所述的方法，其中所述第一提升管反应器在10至15vol.％范围内的固体体积分数下运行。实施方案11是如实施方案1至9中任一项所述的方法，其中所述催化剂颗粒含有沸石。实施方案12是如实施方案1至11中任一项所述的方法，其中所述石脑油通过喷射器引入到快速流化床中。实施方案13是如实施方案1至12中任一项所述的方法，其中快速流化床反应器的流出物的流动包括使快速流化床反应器中的提升气体流经提升气体喷射器，以将来自快速流化床的石脑油的未反应烃、第一种产物和催化剂颗粒输送至提升管反应器中。实施方案14是如实施方案13所述的方法，其中所述提升气体选自由氮气、甲烷、蒸汽、任何惰性气体及其组合组成的组。实施方案15是如实施方案13或14所述的方法，其中所述提升气体包含少于10wt.％的蒸汽。

实施方案16是用于生产芳族化合物的反应单元。该反应单元包括快速流化床反应器，该反应器包括壳体和适于将烃原料接收至壳体中的进料入口。反应单元进一步包括催化剂入口，催化剂入口适于接收催化剂颗粒，所述催化剂颗粒能够催化烃原料的裂化以产生进入壳体的芳族化合物。反应单元还包括适于将提升气体接收至壳体中的提升气体入口。反应单元还包括位于快速流化床反应器顶部的提升管反应器，其中所述提升管反应器与快速流化床反应器流体连通以使得来自快速流化床反应器的内容物流入提升管反应器。实施方案17是如实施方案16所述的反应单元，其进一步包括与提升管反应器的上半部流体连通的产物分离单元，所述产物分离单元适于将来自提升管反应器的流出物料流分离成产物气体料流和催化剂料流。反应单元进一步包括设置在产物分离单元下半部处的催化剂再生器，所述催化剂再生器适于接收来自产物分离单元的催化剂料流并再生催化剂，其中所述催化剂再生器的出口与快速流化床反应器的入口流体连通以使得再生催化剂从催化剂再生器进料至快速流化床反应器。

实施方案18是用于生产芳族化合物的反应系统。该反应系统包括两个或多个如实施方案16或17所述的快速流化床反应器，两个或多个如实施方案16或17所述的提升管反应器，如实施方案16或17所述的产物分离单元，以及如实施方案16或17所述的催化剂再生器，其中所述产物分离单元与两个或多个提升管反应器中的每一个流体连通以使得来自提升管反应器中的每一个的流出物流入产物分离单元，并且所述催化剂再生器与两个或多个流化床反应器中的每一个的催化剂入口流体连通以使得再生催化剂从催化剂再生器进料至快速流化床反应器。

尽管已经详细描述了本申请的实施方案及其优点，但应理解，在不脱离由所附权利要求限定的实施方案的精神和范围的情况下，可以在此进行各种改变、替换和变更。此外，本申请的范围不旨在限于说明书中描述的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法和步骤的特定实施方案。如本领域普通技术人员将从上述公开内容中容易理解的，可以利用目前存在的或以后将要开发的与执行本文所述的相应实施方案基本相同的功能或实现基本相同的结果的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤。因此，所附权利要求旨在将这样的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤包括在其范围内。

Claims (20)

1.一种生产芳族化合物的方法，所述方法包括：

在快速流化床反应器中，在足以产生包含一种或多种芳族化合物的第一产物的第一反应条件下，使石脑油与具有在1至6.5m/s范围内的表观气速(SGV)的快速流化床的催化剂颗粒接触；

使快速流化床反应器的流出物流至提升管反应器，所述快速流化床反应器的流出物包含(1)石脑油的未反应烃，(2)第一产物，和(3)催化剂颗粒；和

在提升管反应器中，在足以产生包含一种或多种芳族化合物的第二产物的第二反应条件下，使石脑油的未反应烃、第一产物和至少一些所述催化剂颗粒接触。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一反应条件包括快速流化床反应器中的690至710℃的反应温度。

3.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其中所述第一反应条件包括快速流化床反应器中的1至3巴的反应压力。

4.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其中所述第一反应条件包括快速流化床反应器中的1至15s的平均停留时间。

5.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其中所述第二反应条件包括提升管反应器中的670至700℃的反应温度。

6.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其中所述第二反应条件包括提升管反应器中的1至3巴的反应压力。

7.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其中所述第二反应条件包括提升管反应器中的0.4至2s的平均停留时间。

8.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其中所述快速流化床反应器适于使石脑油的未反应烃、第一产物和催化剂颗粒能够返混。

9.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其中所述快速流化床反应器在0.12至0.35vol.％范围内的固体体积分数下运行。

10.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其中所述提升管反应器在10至15vol.％范围内的固体体积分数下运行。

11.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其中所述催化剂颗粒包含沸石。

12.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其中所述石脑油通过喷射器引入至快速流化床。

13.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其中快速流化床反应器的流出物的流动包括使快速流化床反应器中的提升气体流经提升气体喷射器，以将来自快速流化床的石脑油的未反应烃、第一种产物和催化剂颗粒输送至提升管反应器中。

14.如权利要求13所述的方法，其中所述提升气体选自由氮气、甲烷、蒸汽、任何惰性气体及其组合组成的组。

15.如权利要求13所述的方法，其中所述提升气体含有少于10wt.％的蒸汽。

16.一种用于生产芳族化合物的反应单元，所述反应单元包括：

快速流化床反应器，其包括：

壳体；

进料入口，其适于将烃原料接收至壳体中；

催化剂入口，其适于接收催化剂颗粒，所述催化剂颗粒能够催化烃原料的裂化以产生进入壳体的芳族化合物；及

提升气体入口，其适于将提升气体接收至壳体中；和

提升管反应器，其设置在快速流化床反应器顶部，其中所述提升管反应器与快速流化床反应器流体连通以使得来自快速流化床反应器的内容物流入提升管反应器。

17.如权利要求16所述的反应单元，其进一步包括：

与提升管反应器的上半部流体连通的产物分离单元，所述产物分离单元适于将来自提升管反应器的流出物料流分离成产物气体料流和催化剂料流；和

设置在产物分离单元的下半部处的催化剂再生器，所述催化剂再生器适于接收来自产物分离单元的催化剂料流并使催化剂再生，其中所述催化剂再生器的出口与快速流化床反应器的催化剂入口流体连通以使得再生催化剂从催化剂再生器进料至快速流化床反应器。

18.一种用于生产芳族化合物的反应系统，所述反应系统包括：

两个或多个如权利要求16和17中任一项所述的快速流化床反应器；

两个或多个如权利要求16和17中任一项所述的提升管反应器；

如权利要求16和17中任一项所述的产物分离单元；

如权利要求16和17中任一项所述的催化剂再生器；

其中所述产物分离单元与所述两个或多个提升管反应器中的每一个流体连通以使得来自提升管反应器中的每一个的流出物流入产物分离单元，并且所述催化剂再生器与所述两个或多个流化床反应器中的每一个的催化剂入口流体连通以使得再生催化剂从催化剂再生器进料至快速流化床反应器。

19.如权利要求3所述的方法，其中所述石脑油通过喷射器引入至快速流化床中。

20.如权利要求4所述的方法，其中所述石脑油通过喷射器引入至快速流化床中。

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