CN114222806A - 用于最大化石脑油催化裂化的轻质烯烃产率的多个密相提升管 - Google Patents

Abstract

公开了通过催化裂化石脑油生产轻质烯烃的系统和方法。石脑油进料料流和提升气体料流进料至多个密相提升管反应器中，所述密相提升管反应器中的每一个在高固体体积分数、高表观速度、和最低程度的返混下运行。来自每一个密相提升管反应器的流出物料流在二级反应器中被进一步分离以形成气态产物料流和催化剂料流。催化剂料流被汽提以去除催化剂颗粒上吸附的烃。汽提的催化剂在再生器中再生。

Description

用于最大化石脑油催化裂化的轻质烯烃产率的多个密相提 升管

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年8月5日提交的美国临时专利申请No.62/883,059的优先权的权益，其通过整体引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及生产轻质烯烃的系统和方法。更具体地，本发明涉及在密相提升管反应器中通过催化裂化石脑油生产轻质烯烃的系统和方法。

背景技术

轻质烯烃(C2至C4烯烃)是许多化学工艺的组成部分。轻质烯烃用于生产聚乙烯、聚丙烯、环氧乙烷、氯乙烯、环氧丙烷和丙烯酸，这些产品又用于各种工业，例如塑料加工、建筑、纺织和汽车工业。一般来说，轻质烯烃是通过蒸汽裂化石脑油和链烷烃脱氢生产的。

在过去的数十年里，对轻质烯烃的需求一直在增加。对于生产轻质烯烃的常规方法之一，总效率相对较低，因为石脑油对轻质烯烃的总选择性是有限的。因此，蒸汽裂化过程产生大量的烃，这些烃被再循环至蒸汽裂化单元。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。

用于生产轻质烯烃的另一种方法包括在常规流化床反应器中催化裂化石脑油。然而，由于流化床反应器中的返混，轻质烯烃的产率会相对较低。而且，由于流化床中表观气速的限制，催化裂化的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，由于热裂化和增加的轻质烯烃的生产成本，常规方法经常导致高甲烷生成。总的来说，尽管存在生产轻质烯烃的方法，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作为进料材料生产轻质烯烃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轻质烯烃的方法，该方法包括使用多个密相提升管反应器来催化裂化石脑油。密相提升管反应器中的每一个中的表观气速明显高于常规方法。这至少有利于提供密相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。此外，密相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的更高的效率的沸石基催化剂，并且将不被蒸汽脱铝。此外，该方法限制了密相提升管反应器中的返混，其特征在于小于0.25的相对方差的宽的停留时间分布(RTD)，导致来自密相提升管反应器中的每一个的流出物中的烯烃与芳族化合物的比率提高。因此，本发明的方法为与上述目前可获得的生产轻质烯烃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轻质烯烃的方法。该方法包括在多个密相提升管反应器中，在足以产生包含一种或多种烯烃的第一产物的反应条件下，使石脑油与催化剂颗粒接触。反应条件包括密相提升管反应器中的0.06至0.12的固体体积分数。该方法包括使第一产物、催化剂颗粒和未反应的石脑油的混合物流至设置在二级反应器中的旋风分离器系统，其中所述二级反应器叠置在催化剂再生器的顶部。

本发明的实施方案包括生产轻质烯烃的方法。该方法包括在多个密相提升管反应器中，在足以产生包含一种或多种烯烃的第一产物的反应条件下，使石脑油与催化剂颗粒接触。反应条件包括密相提升管反应器中的0.06至0.12的固体体积分数。该方法包括使来自密相提升管反应器中的一个或多个的第一产物、催化剂颗粒和的未反应的石脑油的混合物流至设置在二级反应器中的旋风分离器系统，其中所述二级反应器叠置在催化剂再生器的上面。该方法包括在旋风分离器系统中从催化剂颗粒中分离第一产物。该方法包括在设置在再生器中的汽提器中从催化剂颗粒中汽提烃蒸气，以产生汽提的催化剂颗粒。该方法包括在再生器中使汽提的催化剂颗粒再生。该方法进一步包括使再生催化剂颗粒流至密相提升管反应器中的一个或多个。

本发明的实施方案包括生产烯烃的反应单元。反应单元包括多个密相提升管反应器。密相提升管反应器中的每一个包括壳体、设置在壳体下半部并适于将进料材料接收至壳体中的进料入口、设置在壳体下半部并适于将提升气体接收至壳体中的提升气体入口、设置在壳体下半部并适于将催化剂接收至壳体中的催化剂入口，以及设置在壳体上半部并适于从壳体中释放密相提升管的流出物的出口。反应单元进一步包括与密相提升管反应器中的每一个的出口流体连通的二级反应器。二级反应器包括一个或多个旋风分离器，所述一个或多个旋风分离器适于分离每一个密相提升管反应器的流出物，以形成包含气态产物的气态料流和包含催化剂的固体料流。反应单元又进一步包括与二级反应器流体连通的再生器，该再生器适于接收来自二级反应器的固体料流并使固体料流的催化剂再生。再生器与密相提升管反应器中的每一个的催化剂入口流体连通。

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％”分别指基于包括所述组分的材料的总重量、总体积或总摩尔数的所述组分的重量百分比、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。

当在权利要求书或说明书中与术语“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。

本发明的其它目的、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轻质烯烃的反应单元的示意图；和

图2示出了根据本发明实施方案的用于生产轻质烯烃的方法的示意性流程图。

具体实施方式

目前，轻质烯烃(包括乙烯、丙烯、丁烯)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轻质烯烃的总转化率相对低。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高需求。催化裂化石脑油的常规方法通常具有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沸石基的催化剂(对轻质烯烃生产具有高催化效率)。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(包括多个密相提升管反应器)中催化裂化石脑油的方法。这种方法能够在密相提升管反应器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增加轻质烯烃的产率。此外，该方法限制了密相提升管反应器中的催化剂和烃的返混。因此，与常规方法相比，对轻质烯烃的选择性增加。此外，该方法可以使用不含有蒸汽的提升气体以使得沸石基催化剂可以用于反应单元中，因而提高了轻质烯烃的生产效率。在以下部分中进一步详细讨论本发明的这些和其他非限制性方面。

A.催化裂化石脑油以生产轻质烯烃的系统

在本发明的实施方案中，通过石脑油的催化裂化生产轻质烯烃的反应单元包括多个密相提升管反应器、用于气固分离的二级反应器、和再生器。参考图1，示出了反应单元100的示意图，该反应单元100被配置为生产轻质烯烃(例如，C₂至C₄烯烃)，并与常规蒸汽裂化或催化裂化方法相比，具有改善的生产效率和轻质烯烃产率。根据本发明的实施方案，反应单元100包括多个密相提升管反应器(例如，密相提升管反应器101和101′)。在本发明的实施方案中，反应单元100包括2至4个密相提升管反应器。每一个密相提升管反应器(例如，密相提升管反应器101)可以包括壳体102、进料入口103、提升气体入口104、催化剂入口105、和流出物出口106。在本发明的实施方案中，每一个密相提升管反应器101包括流化床反应器。

在本发明的实施方案中，壳体102由碳钢、耐火材料或其组合制成。壳体102适于承载石脑油的催化裂化。根据本发明的实施方案，进料入口103可以设置在壳体102的下半部处，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。在本发明的实施方案中，提升气体入口104设置在壳体102的下半部处并适于将提升气体料流接收至壳体102中。在本发明的实施方案中，提升气体入口104可以设置在进料入口103的下方。提升气体料流可以包括氮气、甲烷、任何惰性气体或其组合。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。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，催化剂颗粒具有在75至120μm范围内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。催化剂颗粒具有在1000至1700kg/m³范围内以及其间的所有范围和值的密度，包括1000至1100kg/m³、1100至1200kg/m³、1200至1300kg/m³、1300至1400kg/m³、1400至1500kg/m³、1500至1600kg/m³、和1600至1700kg/m³的范围。每一个密相提升管反应器101中的流化床可以具有在70至145kg/m³范围内以及其间的所有范围和值的总堆积密度，包括70至75kg/m³、75至80kg/m³、80至85kg/m³、85至90kg/m³、90至95kg/m³、95至100kg/m³、100至105kg/m³、105至110kg/m³、110至115kg/m³、115至120kg/m³、120至125kg/m³、125至130kg/m³、130至135kg/m³、135至140kg/m³和140至145kg/m³的范围。在本发明的实施方案中，催化剂入口105可以设置在提升气体入口104的上方。根据本发明的实施方案，提升气体入口104设置在进料入口103和催化剂入口105的下方。

在本发明的实施方案中，每一个密相提升管反应器101可以是基本上圆柱形的。每一个密相提升管反应器101可以具有在8至27范围内以及其间所有范围和值的高度与直径的比率，包括8至9、9至11、11至13、13至15、15至17、17至19、19至21、21至23、23至25、和25至27的范围。在本发明的实施方案中，每一个密相提升管反应器101具有在2.0至2.75m范围内以及其间的所有范围和值的内径。根据本发明的实施方案，每一个密相提升管反应器101包括与二级反应器107流体连通的出口106(或出口106′)以使得每一个密相提升管反应器107的流出物从密相提升管反应器107流至二级反应器107。

来自密相提升管反应器101中的每一个的流出物可以包括未反应的石脑油、轻质烯烃、提升气体、废催化剂颗粒和任何其他副产物。来自每一个密相提升管反应器101的流出物可以进一步包括芳族化合物。根据本发明的实施方案，二级反应器107适于分离来自每一个提升管反应器101的流出物以形成产物气体料流和废催化剂料流。产物气体料流可以包括轻质烯烃、未反应的石脑油、芳族化合物、提升气体、副产物或其组合。废催化剂料流可以包括废催化剂颗粒、废催化剂颗粒上吸附的烃、提升气体或其组合。

根据本发明的实施方案，二级反应器107包括二级反应器壳体108和一个或多个旋风分离器109，该旋风分离器109适于分离来自每一个密相提升管反应器101的流出物，以形成包含废催化剂颗粒的废催化剂料流和包含来自每一个密相提升管反应器101的产物气体的产物气体料流。在本发明的实施方案中，二级反应器107中的每一个旋风分离器109是单级或多级的旋风分离器。每一个旋风分离器109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至靠近二级反应器107的底部的密相床。在本发明的实施方案中，每一个旋风分离器109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，二级反应器107的底端可以与再生器110流体连通以使得废催化剂料流从二级反应器107流至催化剂再生器110。在本发明的实施方案中，再生器110适于汽提废催化剂颗粒上吸附的烃并且在汽提过程后使废催化剂再生。再生器110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，二级反应器107叠置在再生器110的顶部上以使得在不具有重力以外的任何附加的驱动力的情况下，废催化剂颗粒可以直接从二级反应器107流至再生器110。

根据本发明的实施方案，再生器110包括汽提器111，汽提器111被配置为汽提废催化剂颗粒上吸附的烃。汽提器111可以包括汽提气体喷射器112，汽提气体喷射器112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111可以进一步包括汽提器内部构件113，该汽提器内部构件113被配置为增强汽提器111中向下流动的料流(乳液相)和向上流动的气泡料流之间的逆流接触。汽提器内部构件113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 grating internals)或其组合。汽提器内部构件113可以进一步包括适于将催化剂颗粒从汽提器111转移至再生器110的竖管114和适于控制催化剂颗粒从汽提器111至再生器110的流速的滑阀。在本发明的实施方案中，再生器110进一步包括空气入口115，空气入口115与空气喷射器116流体连通，空气喷射器116设置在催化剂再生单元112中以使得空气通过空气入口115和空气喷射器116供应至再生器110中。根据本发明的实施方案，再生器110进一步包括一个或多个适于从催化剂中分离烟气的旋风分离器(例如，旋风分离器118)。烟气可以包括在催化剂再生过程中产生的烟气。根据本发明的实施方案，再生器110包括多个催化剂出口(例如，催化剂出口117和117′)，催化剂出口中的每一个与每一个密相提升管反应器101(或密相提升管反应器101′)的催化剂入口105(或催化剂入口105′)流体连通以使得再生催化剂从再生器110流至每一个密相提升管反应器101。

密相提升管反应器(例如，密相提升管反应器101和101′)可以并联运行。根据本发明的实施方案，每一个密相提升管反应器包括与二级反应器107的旋风分离器系统109流体连通的出口以使得来自每一个密相提升管反应器的流出物流入旋风分离器系统109中。例如，如图1所示，密相提升管反应器101可以包括与旋风分离器系统109流体连通的出口106。密相提升管反应器101可以包括与旋风分离器系统109流体连通的出口106′。根据本发明的实施方案，每一个密相提升管反应器包括与催化剂出口流体连通的催化剂入口以使得再生催化剂从再生器110流至每一个密相提升管反应器。例如，如图1所示，如图1所示，密相提升管反应器101可以包括与再生器110的催化剂出口117流体连通的催化剂入口105。密相提升管反应器101′可以包括与再生器110的催化剂出口117′流体连通的催化剂入口105′。反应单元100的两个或更多个密相提升管反应器可以被配置为共用二级反应器107和再生器110以与对每一个密相提升管反应器使用一个二级反应器和一个再生器相比，减少资本支出和能量消耗。尽管图1示出了两个密相提升管反应器，但在本发明的实施方案中，反应单元100可以包括三个或更多个密相提升管反应器，该密相提升管反应器与一套二级反应器107和再生器110一起运行。

B.生产芳族化合物和烯烃的方法

已经发现了通过催化裂化石脑油生产轻质烯烃的方法。与催化裂化石脑油的常规方法相比，该方法的实施方案能够增加反应单元中的固体体积分数并最小化烃的热裂化的发生。因此，与常规方法相比，该方法可以能够显著地提高轻质烯烃的生产效率。如图2所示，本发明的实施方案包括生产轻质烯烃的方法200。方法200可以由如图1所示的反应单元100实施。

根据本发明的实施方案，如框201所示，方法200可以包括在多个密相提升管反应器中，在足以产生包含一种或多种烯烃的第一产物的反应条件下，使石脑油与催化剂颗粒接触。在本发明的实施方案中，框201的接触包括将提升气体经由提升气体入口104、石脑油经由进料入口103、和/或催化剂经由催化剂入口105注入每一个密相提升管反应器101中以使得催化剂颗粒和石脑油彼此接触，并且每一个密相提升管反应器101中的材料向上移动。在本发明的实施方案中，在框201的接触步骤中的石脑油包括终沸点低于350℃的烃混合物。在本发明的实施方案中，框201的反应条件可以包括每一个提升管反应器101的流化床中的大于6.5m/s以及优选地12至21m/s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。根据本发明的实施方案，框201的反应条件包括每一个密相提升管反应器的流化催化剂床的固体体积分数(SVF)在0.06至0.12范围内以及其间的所有范围和值，包括0.06至0.07、0.07至0.08、0.08至0.09、0.09至0.10、0.10至0.11和0.11至0.12的范围。框201的反应条件可以包括在670至730℃范围内以及其间的所有的范围和值的反应温度，包括670至680℃、680至690℃、690至700℃、700至710℃、710至720℃、和720至730℃的范围。框201的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的反应条件可进一步包括每一个密相提升管反应器101中的为1至15s的以及其间的所有范围和值(1至3s、3至6s、6至9s、9至12s，和12至15s)的平均停留时间。框201的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。

根据本发明的实施方案，密相提升管反应器101的催化剂包括沸石。催化剂颗粒可以具有在1000至1200kg/m³范围内以及其间的所有范围和值的密度，包括1000至1010kg/m³、1010至1020kg/m³、1020至1030kg/m³、1030至1040kg/m³、1040至1050kg/m³、1050至1060kg/m³、1060至1070kg/m³、1070至1080kg/m³、1080至1090kg/m³、1090至1100kg/m³、1100至1110kg/m³、1110至1120kg/m³、1120至1130kg/m³、1130至1140kg/m³、1140至1150kg/m³、1150至1160kg/m³、1160至1170kg/m³、1170至1180kg/m³、1180至1190kg/m³、和1190至1200kg/m³的范围。框201的每一个密相提升管反应器101可以在70至145kg/m³范围内以及其间的所有范围和值的催化剂床堆积密度(包括70至75kg/m³、75至80kg/m³、80至85kg/m³、85至90kg/m³、90至95kg/m³、95至100kg/m³、100至105kg/m³、105至110kg/m³、110至115kg/m³、115至120kg/m³、120至125kg/m³、125至130kg/m³、130至135kg/m³、135至140kg/m³和140至145kg/m³的范围)下运行。

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的范围)，流入每一个密相提升管反应器101中。每一个密相提升管反应器101可以包括具有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)的催化剂床。

根据本发明的实施方案，如框202所示，方法200进一步包括使来自每一个密相提升管反应器101的流出物(包括第一产物、催化剂颗粒和未反应的石脑油的混合物)流至设置在二级反应器107中的旋风分离器系统。来自每一个密相提升管反应器101的流出物可以进一步包括提升气体。在本发明的实施方案中，框202的流动由提升气体和/或进料推动。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进一步包括在二级反应器107的旋风分离器系统中从催化剂颗粒中分离第一产物。在本发明的实施方案中，框203的分离包括气固分离以产生气体产物料流和废催化剂料流。根据本发明的实施方案，气体产物料流包含第一产物。在本发明的实施方案中，第一产物包括轻质烯烃(C₂至C₄烯烃)、未反应的石脑油、芳族化合物、提升气体、副产物或其组合。第一产物可以进一步包括未反应的石脑油、提升气体、芳族化合物(包括BTX)、或其组合。第一产物可以具有在2至4范围内以及其间所有范围和值的轻质烯烃与BTX的重量比率，包括2至2.2、2.2至2.4、2.4至2.6、2.6至2.8、2.8至3.0、3.0至3.2、3.2至3.4、3.4至3.6、3.6至3.8、和3.8至4.0的范围。轻质烯烃的产率可以在45至48％的范围内以及其间所有范围和值，包括45至46％、46至47％、和47至48％的范围。框203的分离可以包括使每一个密相提升管反应器101的流出物通过分离二级反应器107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45至48wt.％的轻质烯烃。

根据本发明的实施方案，如框204所示，方法200包括在设置在再生器110中的汽提器111中从催化剂颗粒中汽提烃蒸气以产生汽提的催化剂颗粒。在本发明的实施方案中，在框204的汽提之前，烃蒸气吸附在催化剂颗粒上。在本发明的实施方案中，框204中的汽提气体与催化剂颗粒的体积比率在0.02至0.65范围内以及其间的所有范围和值，包括0.02至0.09、0.09至0.16、0.16至0.23、0.23至0.30、0.30至0.37、0.37至0.44、0.44至0.51、0.51至0.58、和0.58至0.65的范围。

根据本发明的实施方案，如框205所示，方法200包括在再生器110中使汽提的催化剂颗粒再生。在本发明的实施方案中，框205的催化剂颗粒在空气存在下再生。框205的再生可以在680至750℃以及其间的所有的范围和值的再生温度(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)下进行。在本发明的实施方案中，框205的再生产生再生催化剂和烟气。可以在旋风分离器118中从再生催化剂中分离烟气。在本发明的实施方案中，再生催化剂经由催化剂出口117(和/或117′)和催化剂入口105(和/或105′)流至每一个密相提升管反应器101。在本发明的实施方案中，方法200的催化裂化具有大于45％的轻质烯烃的产率。

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。

本文所述的系统和方法也可以包括未示出的且对于化学加工领域的技术人员是已知的各种设备。例如，一些控制器、管道、计算机、阀门、泵、加热器、热电偶、压力指示器、混合器、热交换器和可能未示出的设备。

作为本发明公开的一部分，下面包括具体的实施例。该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1

(通过催化裂化生产轻质烯烃)

通过催化裂化生产轻质烯烃的试验在本发明的中试反应单元中进行。中试反应单元中的密相提升管反应器在高固体体积分数和最低程度的返混下运行以最大化轻质烯烃产率。这些试验中使用的原料组分如表1所示。

表1.原料组成

反应性单元的反应条件包括700℃的反应温度、710℃的催化剂再生温度、1.50atm的反应压力、1.03至1.16秒的接触时间、30的催化剂与油的比率以及1.9h^-1的重时空速。表2示出了试验的每一个主要产物的产率结果。

表2来自中试试验的结果

表2示出了中试装置中产生的产物料流的组成。结果表明，轻质烯烃(包括C₂到C₄烯烃)具有大于46％的总产率。

在本发明的上下文中，描述了至少以下19个实施方案。实施方案1是生产轻质烯烃的方法。该方法包括在多个密相提升管反应器中，在足以产生含有一种或多种烯烃的第一产物的反应条件下，使石脑油与催化剂颗粒接触，其中所述反应条件包括密相提升管反应器中的每一个中的0.06至0.12的固体体积分数。该方法进一步包括使第一产物、催化剂颗粒和未反应的石脑油的混合物流至设置在二级反应器中的旋风分离器系统，其中所述二级反应器叠置在催化剂再生器的顶部上。实施方案2是如实施方案1所述的方法，其中所述反应条件包括在1至2秒范围内的石脑油与催化剂颗粒之间的接触时间。实施方案3是如实施方案1或2中任一项所述的方法，其中所述第一反应条件包括密相提升管反应器中的在12至21m/s范围内的表观气速。实施方案4是如实施方案1至3中任一项所述的方法，其中所述反应条件进一步包括在670至600℃范围内的反应温度、在1至3巴范围内的反应压力和在0.3至3hr^-1范围内的重时空速。实施方案5是如实施方案1至4中任一项所述的方法，其中将所述密相提升管反应器运行为使得在密相提升管反应器中基本上没有材料的返混。实施方案6是如实施方案1至5中任一项所述的方法，其中将所述密相提升管反应器运行为使得密相提升管反应器中的反应动力学基本上遵循活塞流反应器。实施方案7是如实施方案1至6中任一项所述的方法，其进一步包括在旋风分离器系统中从催化剂颗粒中分离第一产物。所述方法进一步包括在设置在催化剂再生器中的汽提器中从催化剂颗粒中汽提烃蒸气，以产生汽提的催化剂颗粒。所述方法又进一步包括在催化剂再生器中使汽提的催化剂颗粒再生。实施方案8是如实施方案1至7中任一项所述的方法，其中所述密相提升管反应器使用选自由氮气、甲烷、蒸汽、任何惰性气体及其组合组成的组的提升气体运行。实施方案9是如实施方案8所述的方法，其中所述提升气体含有少于10wt.％的蒸汽。实施方案10是如实施方案1至9中任一项所述的方法，其中所述催化剂含有沸石基催化剂。实施方案11是如实施方案1至10中任一项所述的方法，其中所述催化剂包括在75至120μm范围内的平均直径的颗粒。实施方案12是如实施方案1至11中任一项所述的方法，其中所述催化剂具有1000至1200kg/m³的颗粒密度。实施方案13是如实施方案1至12中任一项所述的方法，其中所述密相提升管反应器中的每一个包括具有10至50的催化剂与油的比率的流化床。实施方案14是如实施方案1至13中任一项所述的方法，其中每一个密相提升管反应器的流化床具有在70至145kg/m³范围内的堆积密度。实施方案15是如实施方案1至14中任一项所述的方法，其中所述密相提升管反应器在1.25至2.5范围内的进料与提升气体的体积比下运行。

实施方案16是用于生产芳族化合物的反应单元。反应单元包括多个密相提升管反应器，其中每一个密相提升管反应器包括壳体。反应单元进一步包括设置在壳体的下半部并适于将进料材料接收至壳体中的进料入口。所述方法又进一步包括设置在壳体的底部并适于将提升气体接收至壳体中的提升气体入口。反应单元也包括设置在壳体的底部并适于将催化剂接收至壳体中的催化剂入口。此外，反应单元包括设置在壳体顶部并适于从壳体中释放密相提升管的流出物的出口。反应单元进一步包括与每一个密相提升管反应器的出口流体连通的二级反应器，其中所述二级反应器包括一个或多个旋风分离器，所述一个或多个旋风分离器适于分离每一个密相提升管反应器的流出物以形成含有气态产物的气体料流和含有催化剂的固体料流。反应单元又进一步包括与二级反应器流体连通的再生器，所述再生器适于接收来自二级反应器的固体料流并且使固体料流的催化剂再生，其中所述二级反应器叠置在再生器的顶部上并且再生器与每一个密相提升管反应器的催化剂入口流体连通。实施方案17是如实施方案16所述的反应单元，其中所述再生器进一步包括汽提器，所述汽提器适于在催化剂再生前使用汽提气体汽提固体料流的催化剂颗粒上吸附的烃。实施方案18是如实施方案17所述的反应单元，其中所述汽提汽提含有氮气、甲烷、烟气、或其组合。实施方案19是如实施方案16至18任一项所述的反应单元，其中所述再生器进一步包括适于从催化剂中分离烟气的一个或多个旋风分离器。

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 (19)

1.一种生产轻质烯烃的方法，所述方法包括：

在多个密相提升管反应器中，在足以产生包含一种或多种烯烃的第一产物的反应条件下，使石脑油与催化剂颗粒接触，其中所述反应条件包括密相提升管反应器中的每一个中的0.06至0.12的固体体积分数；

使第一产物、催化剂颗粒和未反应的石脑油的混合物流至设置在二级反应器中的旋风分离器系统，其中所述二级反应器叠置在催化剂再生器的顶部上。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述反应条件包括在1至2秒范围内的石脑油与催化剂颗粒之间的接触时间。

3.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其中所述反应条件包括密相提升管反应器中的在12至21m/s范围内的表观气速。

4.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其中所述反应条件进一步包括在670至730℃范围内的反应温度、在1至3巴范围内的反应压力和在0.3至3hr^-1范围内的重时空速。

5.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其中将所述密相提升管反应器运行为使得在密相提升管反应器中基本上没有材料的返混。

6.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其中将所述密相提升管反应器运行为使得密相提升管反应器中的反应动力学基本上遵循活塞流反应器。

7.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其进一步包括：

在旋风分离器系统中从催化剂颗粒中分离第一产物；

在设置在催化剂再生器中的汽提器中从催化剂颗粒中汽提烃蒸气以产生汽提的催化剂颗粒；和

在催化剂再生器中使汽提的催化剂颗粒再生。

8.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其中所述密相提升管反应器使用选自由氮气、甲烷、蒸汽、任何惰性气体及其组合组成的组的提升气体运行。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述提升气体含有少于10wt.％的蒸汽。

10.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其中所述催化剂包含沸石基催化剂。

11.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其中所述催化剂包括在75至120μm范围内的平均直径的颗粒。

12.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其中所述催化剂具有1000至1200kg/m³的颗粒密度。

13.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其中所述密相提升管反应器中的每一个包括具有10至50的催化剂与油的比率的流化床。

14.如权利要求13所述的方法，其中每一个密相提升管反应器的流化床具有在70至145kg/m³范围内的堆积密度。

15.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其中所述密相提升管反应器在1.25至2.5的进料与提升气体的体积比下运行。

16.一种生产芳族化合物的反应单元，所述反应单元包括：

多个密相提升管反应器，其中每一个密相提升管反应器包括：

壳体；

进料入口，所述进料入口设置在壳体的下半部并适于将进料材料接收至壳体中；

提升气体入口，所述提升气体入口设置在壳体的底部并适于将提升气体接收至壳体中；

催化剂入口，所述催化剂入口设置在壳体的底部并适于将催化剂接收至壳体中；

出口，所述出口设置在壳体的顶部并适于从壳体中释放密相提升管的流出物；

与每一个密相提升管反应器的出口流体连通的二级反应器，其中所述二级反应器包括一个或多个旋风分离器，所述一个或多个旋风分离器适于分离每一个密相提升管的流出物以形成包含气态产物的气态料流和包含催化剂的固体料流；和

与二级反应器流体连通的再生器，所述再生器适于接收来自二级反应器的固体料流并使固体料流的催化剂再生，其中所述二级反应器叠置在再生器的顶部上并且所述再生器与每一个密相提升管反应器的催化剂入口流体连通。

17.如权利要求16所述的反应单元，其中所述再生器进一步包括汽提器，所述汽提器适于在催化剂再生前使用汽提气体汽提固体料流的催化剂颗粒上吸附的烃。

18.如权利要求17所述的反应单元，其中所述汽提气体包含氮气、甲烷、烟气、或其组合。

19.如权利要求16所述的反应单元，其中所述再生器进一步包括适于从催化剂中分离烟气的一个或多个旋风分离器。

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