CN114989865A - 费托合成油耦合低碳醇醚含氧化合物生产低碳烯烃的方法 - Google Patents

费托合成油耦合低碳醇醚含氧化合物生产低碳烯烃的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了由费托合成石脑油耦合低碳醇醚类含氧化合物生产低碳烯烃的方法,以及用于实施上述方法的装置。具体而言,本发明的方法通过使费托合成石脑油和任选的低碳醇醚类含氧化合物先在较低温度下发生耦合裂解反应,然后使任选的裂解产物中的丁烯、混合轻烃与低碳醇醚类含氧化合物在较高温度下发生深度裂解反应,从而得到较高收率的低碳烯烃同时联产高辛烷值的汽油组分油。本发明的方法简单、可行,有利于实现合成气转化过程中的低附加值中间产品的高效利用,可以以55%以上的收率得到乙烯和丙稀并联产高辛烷值的汽油组分油,甲烷产率在6%以下;而且有利于降低合成气转化下游醇、醚等有机危废物的排放,同时还能提高了醇、醚副产物附加值。

Description

费托合成油耦合低碳醇醚含氧化合物生产低碳烯烃的方法
技术领域
本发明涉及费托合成油品的转化方法,具体涉及由费托合成石脑油生产低碳烯烃的方法。
背景技术
低碳烯烃乙烯和丙烯是重要的基础化工原料,其需求量在不断增加。当前乙烯、丙烯仍然主要通过石油路线生产。其中,C2-C4低碳轻烃和石脑油蒸汽裂解是生产乙烯和丙烯的主要途径。近年来,甲醇制低碳烯烃技术发展迅速,一定程度上缓解了乙烯和丙烯的供需矛盾。
为了解决低碳轻烃和石脑油蒸汽裂解过程中能耗高、甲烷和焦炭产率高、原料利用率低等问题,在甲醇制低碳烯烃技术基础上,衍生出了甲醇转化耦合轻烃脱氢和石脑油催化裂解制烯烃技术。例如,CN102276391B和CN106607089A公开了甲醇耦合石脑油催化转化为低碳烯烃的方法;CN102531821B公开了甲醇耦合石脑油催化裂解生产低碳烯烃和芳烃的方法;以及CN111233609A公开了一种含有石脑油的原料转化装置,该装置使得石脑油和甲醇在鼓泡流化床或湍动流化床底部注入进行反应,将含石脑油的原料转化为低碳烯烃、芳烃和高品质汽油。但是,上述方法均采用了石油基石脑油,并且还需要相对纯度的甲醇,这不仅受制于天然石油的储量,并且在低碳烯烃的收率方面也有待提高。
另一方面,以合成气为原料的费托合成技术近年来也得到了迅速的发展,百万吨级的煤炭间接液化技术已实现了商业化的运行。业内针对费托合成油品生产低碳烯烃技术的研究也得到了广泛关注。为此,本领域开发了将费托合成油与常规石油或其馏分组合生产低碳烯烃的技术。例如,CN105567299B公开了一种由费托合成油和重质馏分油组成的烃油生产低碳烯烃的方法;CN106609151B公开了一种由费托合成油生产低碳烯烃的方法,该方法将常规石油与催化裂化催化剂进行第一催化裂化反应,接着将第一催化裂化反应所得的反应混合物与费托合成油进行第二催化裂化反应,最终得到低碳烯烃。
此外,技术人员还开发了主要采用费托合成油及其馏分生产低碳烯烃的技术。CN105567307B公开了一种由费托合成油生产低碳烯烃的方法,该方法将费托合成油先进行热裂化反应脱除费托合成油中的氧,然后将所得反应物流与催化裂化催化剂接触进行催化裂化反应。CN112961701A公开了一种利用费托合成油品联产高辛烷值汽油和低碳烯烃的方法和装置。
另外,CN110183296A公开了一种利用费托合成油生产低碳烯烃并联产汽油的方法,该方法将费托合成单元所得到的C5/C6馏分引入甲醇制烯烃反应器,替代部分或全部甲醇制烯烃单元的循环烃,通过将费托合成工艺和甲醇制丙烯工艺耦合来生产低碳烯烃的技术。
然而,在上述采用石油基油品或者费托合成油品生产低碳烯烃的技术中,主要针对石油基油品或费托合成油品或它们的馏分进行催化裂解,并未考虑使用其它物料、尤其是煤化工中的低附加值产品甚至是副产品来生产低碳烯烃。
费托合成石脑油和费托合成副产的轻混醇是费托合成中间产品中附加值相对较低的组分。另外,当前使用费托合成石脑油来制烯烃的途径仍然主要采用了先加氢饱和再蒸汽裂解的技术路线,这存在氢耗高、能耗高、甲烷选择性高等不足。而且,目前未见有费托合成副产的轻混醇生产低碳烯烃的技术报道。因此,如何更好地利用煤化工中的低附加值产品以更经济高效的方式高收率地生产低碳烯烃是一个函待解决的问题。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题,结合费托合成石脑油主要组成为直链烯烃和直链烷烃且烯烃多、烷烃少的特点,以及费托合成副产轻混醇主要组成为C1-C4醇类并在裂解过程中具有类烯烃的特点,本发明提供了一种费托合成石脑油耦合低碳醇醚类含氧化合物转化生产低碳烯烃的方法和装置。
本发明所述的方法通过使费托合成石脑油和任选的低碳醇醚类含氧化合物先在较低温度下发生耦合裂解反应,然后使裂解产物中的混合轻烃再与低碳醇醚类含氧化合物在较高温度下发生深度裂解反应,从而可得到较高收率的低碳烯烃同时联产高辛烷值的汽油组分油。
一方面,本发明提供了由费托合成石脑油耦合低碳醇醚类含氧化合物生产低碳烯烃的方法,所述方法包括:
(1)将费托合成石脑油与任选的低碳醇醚类含氧化合物混合,经任选的雾化后进入第一反应器,与第一催化剂接触进行耦合裂解反应,得到第一反应物流;
(2)使低碳醇醚类含氧化合物与任选的丁烯和/或混合轻烃经任选的雾化后进入第二反应器,与第二催化剂接触进行深度裂解反应,得到第二反应物流;
(3)将步骤(1)中的第一反应物流和步骤(2)中的第二反应物流分别进行沉降分离,得到反应产物I、反应产物Ⅱ和待生催化剂;
(4)将步骤(3)中的反应产物Ⅰ与反应产物Ⅱ混合后进行分馏,得到燃料气、乙烯、丙烯、丁烯、混合轻烃和混合重烃;任选地,将所述丁烯和混合轻烃中的至少一部分返回第二反应器内进行回炼;以及
(5)将步骤(3)中的待生催化剂经汽提后进行任选的烧焦以及再生,得到再生催化剂,所述再生催化剂分别返回第一反应器上部和第二反应器底部。
在优选的实施方式中,可将步骤(4)中的混合轻烃的至少一部分和混合重烃混合生产高辛烷值的汽油组分油。
另一方面,本发明提供了用于实施上述方法的装置,即用于由费托合成石脑油耦合低碳醇醚类含氧化合物生产低碳烯烃的装置,所述装置包括反再系统和分馏系统,其中,所述反再系统包括:
第一反应器;
第二反应器;
沉降器,所述沉降器以流体连通的方式连接至所述第一反应器、所述第二反应器和所述分馏系统;
汽提段,所述汽提段以流体连通的方式连接至所述沉降器;以及
再生器,所述再生器以流体连通的方式连接至所述第一反应器、所述第二反应器和所述汽提段。
本发明提供的技术方案具有如下有益效果:
(1)采用本发明的装置和方法加工费托合成石脑油和低碳醇醚类含氧化合物可以以55%以上的收率得到乙烯和丙稀,同时还可以联产高辛烷值的汽油组分油,并且甲烷产率在6%以下。
(2)由于费托合成为超低硫过程,使得采用本发明的方法和装置加工费托合成石脑油和低碳醇醚类含氧化合物可以得到硫含量在2ppm以下、研究法辛烷值在92以上的优质汽油组分油。
(3)本发明的方法将费托合成石脑油与低碳醇醚类含氧化合物耦合转化,有利于降低合成气转化下游醇、醚等有机危废物的排放,缓解合成气转化技术路线的环保压力,同时还能提高了醇、醚副产物附加值。
(4)当费托石脑油与醇醚类含氧化合物共进料时,费托石脑油中的烯烃可促进“烯烃循环”,有利于提高醇醚类含氧化合物转化过程中的乙烯和丙烯收率。
(5)在本发明中通过将再生催化剂返回至第一反应器上部和第二反应器底部,使得本发明的工艺更稳定并且运行更平稳。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以说明,但不限于此。
附图说明
附图是说明书的一部分,与具体实施方式一起提供了对本发明的进一步解释,但并不是对本发明的限制。
图1为根据本发明的实施方式的所述由费托合成石脑油耦合低碳醇醚类含氧化合物生产低碳烯烃的方法及装置的示意图。
附图标记说明
1,第一反应器;2,第一反应沉降器;3、11,汽提段;4,待生斜管一;5,烧焦罐;6,再生器;7,再生斜管一;8,返剂立管;9,第二反应器;10,第二反应沉降器;12,待生斜管二;13,再生斜管二;14,产物分馏系统。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,但并不用于限制本发明。
在本发明中,除非另有定义,术语“任选的”和“任选地”表示其所修饰的对象或事件存在或者不存在、或发生或者不发生。
除非另有明确定义,本文中使用的术语“低碳烯烃”是指乙烯、丙烯和丁烯。
除非另有明确定义,本文中使用的术语“高辛烷值”是指研究法辛烷值(RON)在92以上。
除非另有明确定义,本文中使用的术语“高辛烷值的汽油组分油”是指RON在92以上的混合轻烃和混合重烃的混合物。
在一方面中,本发明提供了由费托合成石脑油耦合低碳醇醚类含氧化合物生产低碳烯烃的方法,所述方法包括:
(1)将费托合成石脑油与任选的低碳醇醚类含氧化合物混合,经任选的雾化后进入第一反应器,与第一催化剂接触进行耦合裂解反应,得到第一反应物流;
(2)使低碳醇醚类含氧化合物和任选的丁烯和/或混合轻烃经任选的雾化后进入第二反应器,与第二催化剂接触进行深度裂解反应,得到第二反应物流;
(3)将步骤(1)中的第一反应物流和步骤(2)中的第二反应物流分别进行沉降分离,得到反应产物I、反应产物Ⅱ和待生催化剂;
(4)将步骤(3)中的反应产物Ⅰ与反应产物Ⅱ混合后进行分馏,得到燃料气、乙烯、丙烯、丁烯、混合轻烃和混合重烃;任选地,将所述丁烯和混合轻烃中的至少一部分返回至第二反应器内进行回炼;以及
(5)将步骤(3)中的待生催化剂经汽提后进行任选的烧焦以及再生,得到再生催化剂,所述再生催化剂分别返回第一反应器上部和第二反应器底部。
在一些实施方式中,所述第一反应器为鼓泡床反应器或湍动床反应器。
在一些实施方式中,所述第二反应器为湍动床反应器或快速床反应器。
在本发明中,步骤(1)中的费托合成石脑油是指合成气经费托合成反应生成的产物中馏程为20℃-220℃的组分。在本发明中,所述合成气可经由含碳资源气化获得,所述含碳资源可为任何含碳资源,例如煤、天然气或生物质。
在优选的实施方式中,本发明步骤(1)中所用的费托合成石脑油可为合成气经费托合成反应生成的产物中馏程为20℃-220℃的组分、优选馏程为20℃-180℃的组分、更优选馏程为20℃-150℃的组分。
在一些实施方式中,所述“低碳醇醚类含氧化合物”是指C1-C4的含氧化合物,例如,可以为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、二甲醚等含氧化合物或其混合物(例如费托合成副产的轻混醇和/或合成气制甲醇副产的轻混醇)。
在步骤(1)和步骤(2)中,所使用的低碳醇醚类含氧化合物的组成可相同或不同。
在本发明的步骤(1)中,可仅以费托合成石脑油进行进料,也可将费托合成石脑油与低碳醇醚类含氧化合物混合进料。
在优选的实施方式中,在步骤(1)中,低碳醇醚类含氧化合物与费托合成石脑油的质量比例为(0.1-6.0):1,优选为(0.5-4.0):1。
在步骤(1)中,为了使原料更好的同催化剂进行接触发生反应,可对费托合成石脑油和任选的低碳醇醚类含氧化合物进行雾化。所述雾化可使用至少一种雾化气体来进行:水蒸汽、氮气、C1-C4气体或者气化后的所述低碳醇醚类含氧化合物。所述雾化可由技术人员根据需要容易地进行。
在优选的实施方式中,在步骤(1)之前,对费托合成石脑油和任选的低碳醇醚类含氧化合物进行预热。在优选的实施方式中,所述预热温度为150℃-350℃、优选250℃-350℃。例如,在一些实施方式中,在所述预热后费托合成石脑油和任选的低碳醇醚类含氧化合物即处于气体状态,可直接进行进料,而无需雾化。
在本发明中,所述混合轻烃是指馏程小于150℃、优选25-125℃的液体产品,其中主要包含C5-C8、优选C6-C8、更优选C7-C8的烷烃、烯烃和芳烃。在本发明中,所述混合重烃是指馏程大于125℃、优选大于150℃的液体产品,其中包含C8及C8以上烷烃、烯烃和芳烃。
在步骤(2)中,在开始阶段,丁烯可来自步骤(4),也可由商购获得。所述混合轻烃可来自步骤(4),或者来自本领域中其它工艺过程中费托合成石脑油的裂解产物。例如,在开始阶段,在步骤(2)中所述混合轻烃由费托合成石脑油经本发明的步骤1、步骤3和步骤4获得。
在优选的实施方式中,在步骤(2)中,丁烯、混合轻烃与低碳醇醚类含氧化合物的质量比例为(0-5):(0-5):1,优选为(0-2):(0-3):1。
在步骤(2)中,所述雾化可使用至少一种雾化气体来进行:水蒸汽、氮气、C1-C4气体或者气化后的所述低碳醇醚类含氧化合物。所述雾化可由技术人员根据需要容易地进行。
在优选的实施方式中,在步骤(2)之前,对低碳醇醚类含氧化合物和任选的丁烯、混合轻烃进行预热。在优选的实施方式中,所述预热温度为150℃-350℃、优选250℃-350℃。例如,在所述预热后低碳醇醚类含氧化合物和任选的混合轻烃即处于气体状态,可直接进行进料,而无需雾化。
在一些实施方式中,本发明所述的第一催化剂和第二催化剂的活性组分为选自未改性或改性的八元环分子筛或十元环分子筛中的至少一种;优选地,所述八元环分子筛或十元环分子筛可为SAPO-34、SAPO-18、SSZ-13、ZSM-5、ZSM-11、IM-5、ITQ-13等分子筛。
在一些优选的实施方式中,所述改性分子筛的改性元素可为选自Zn、Ga、Cr、Fe、Co、Ni、Pt、Pd、Mn、Cu和P中的至少一种。
在一些优选的实施方式中,所述第一催化剂和第二催化剂的活性组分按干基重量计占催化剂总重量的20wt%-60wt%。另外,优选地,除所述分子筛之外,所述第一催化剂和第二催化剂还含有剩余量的氧化铝和/或氧化硅作为载体。
在一些进一步的优选实施方式中,所述第一催化剂为再生催化剂与待生催化剂的混合催化剂,其中,所述第一催化剂的碳含量为0.3-6.0m%。在进一步优选的实施方式中,所述第二催化剂为再生催化剂与待生催化剂的混合催化剂,其中,所述第二催化剂的碳含量为0.0-3.0m%。
在优选的实施方式中,在步骤(1)中,所述耦合裂解反应的条件为:温度:450℃-600℃、优选500℃-600℃;压力:0.03-0.30MPa、优选0.05-0.25MPa;重时空速:1-10h-1、优选为2-8h-1;剂油比:0.2-6、优选0.4-4。
在优选的实施方式中,在步骤(2)中,所述深度裂解反应的条件为:反应温度:500℃-650℃、优选550℃-650℃;反应压力:0.03-0.30MPa、优选0.05-0.25MPa;重时空速0.5-5h-1、优选1-4h-1;剂油比:3-30、优选4-20。
在一些优选的实施方式中,在步骤(3)中,使步骤(1)中的第一反应物流和步骤(2)中的第二反应物流分别上行(例如经过气升管上行)进行沉降分离。所述沉降分离可采用本领域常规的沉降分离操作参数。
经过步骤(4)的分馏可得到燃料气、乙烯、丙烯、丁烯、混合轻烃和混合重烃。
在本发明中,术语“燃料气”是指主要包含C1-C4烷烃的气体组分。
在本发明中,通过将所述丁烯和混合轻烃中的至少一部分进行回炼,可以进一步增产低碳烯烃。在优选的实施方式中,将步骤(4)中的丁烯全部返回至步骤(2)的第二反应器进行回炼。在优选的实施方式中,将步骤(4)中的混合轻烃的0-80wt%返回步骤(2)的第二反应器内进行回炼。
在本文中,分馏和汽提均采用本领域常规的操作进行,而无需特别限制。
在一些实施方式中,在步骤(5)中,使汽提后的待生催化剂与含氧气体接触在如下条件下进行所述任选的烧焦以及再生:压力为0.03-0.30MPa、优选0.05-0.25MPa;温度为550℃-750℃,优选600℃-700℃。优选地,所述含氧气体为空气或含氧热烟气。
在一些优选的方式中,将用于回炼后剩余的混合轻烃的20-100wt%和所述全部的混合重烃混合,以得到高辛烷值的汽油组分油。在本发明的工艺中将再生催化剂分别返回第一反应器上部和第二反应器底部,这主要是因为第一反应器主要用于使费托石脑油中的烯烃和醇醚发生耦合裂解反应,该反应对反应温度和催化剂的活性要求相对较低,对再生催化剂的循环量要求相对更低,且高温高活性的再生催化剂从上部返回时接触新鲜原料的几率更低,有利于提高低碳烯烃产物的选择性;而第二反应器主要用于费托石脑油中在第一反应器内未完全转化的烷烃与低碳醇醚类含氧化合物中的醇醚发生深度裂解反应,烷烃较烯烃更稳定,对反应温度和催化剂的活性要求相对较高,对再生催化剂的循环量要求相对更高,有利于促进烷烃的转化。因此,本发明通过采用特定的再生催化剂返回策略,使得本发明的工艺更稳定高效,并且运行更平稳。
在另一方面,本发明涉及用于实施上述由费托合成石脑油耦合低碳醇醚类含氧化合物生产低碳烯烃的方法的装置,所述装置包括反再系统和分馏系统,其中,所述反再系统包括:
第一反应器;
第二反应器;
沉降器,所述沉降器以流体连通的方式连接至所述第一反应器、所述第二反应器和所述分馏系统;
汽提段,所述汽提段以流体连通的方式连接至所述沉降器;以及
再生器,所述再生器以流体连通的方式连接至所述第一反应器、所述第二反应器和所述汽提段。
在一些优选的实施方式中,所述第一反应器为鼓泡床反应器或湍动床反应器。
在一些优选的实施方式中,所述第二反应器为湍动床反应器或快速床反应器。
在一些优选的实施方式中,第一反应器和第二反应器可共用一个沉降器。在某些优选的实施方式中,第一反应器和第二反应器分别以流体连通的方式连接至不同的沉降器。例如,所述第一反应器以流体连通的方式连接至第一反应沉降器,而所述第二反应器以流体连通的方式连接至第二反应沉降器。
在进一步优选的实施方式中,所述第一反应器和所述第二反应器为并联设立。
在一些优选的实施方式中,所述第一反应器和所述第二反应器共用一套再生器。在一些进一步优选的实施方式中,所述再生器下部可连接烧焦罐用于烧焦。
以下结合附图1详细说明本发明提供的方法,但本发明并不因此而受到任何限制。
图1为本发明提供的由费托合成石脑油耦合低碳醇醚类含氧化合物生产低碳烯烃的方法的流程示意图。
如图1所示,将预热至适宜进料温度的进料I(费托合成石脑油)和任选的进料II(低碳醇醚类含氧化合物)经任选的雾化后进入第一反应器1,在反应温度为450℃-600℃,反应压力为0.03-0.30MPa,重时空速为1-10h-1,剂油比为0.2-6的条件下与第一催化剂接触发生耦合裂解反应,得到第一反应物流。第一反应物流和反应后的待生催化剂上行,在第一反应沉降器2中进行沉降分离(即油剂分离),得到第一反应产物I和待生催化剂。
将预热至适宜进料温度的任选的进料Ⅲ(丁烯、混合轻烃)和进料II(低碳醇醚类含氧化合物)经任选的雾化后进入第二反应器9,在反应温度为500℃-650℃,反应压力为0.03-0.30MPa,重时空速为0.5-5h-1、剂油比为3-30的条件下与第二催化剂接触发生深度裂解反应,得到第二反应物流。将第二反应物流和反应后的待生催化剂经过气升管上行,在第二反应沉降器10中进行沉降分离(即油剂分离),得到第二反应产物II和待生催化剂。
将第二反应产物II和第一反应产物I一起进入产物分馏系统14按照本领域常规的方法进行分馏得到燃料气、乙烯、丙烯、丁烯、混合轻烃和混合重烃,将全部丁烯与0-80wt%的混合轻烃返回至第二反应器回炼。将剩余部分的混合轻烃与全部混合重烃混兑得到汽油组分油。
其中,第一反应器1中积碳失活的待生催化剂在第一反应沉降器2中完成油剂分离后,经汽提段3蒸汽汽提后通过待生斜管一4输送至烧焦罐5和再生器6再生;第二反应器9中积碳失活的待生催化剂在第二反应沉降器10中完成油剂分离后,经汽提段11蒸汽汽提后通过待生斜管二12输送至烧焦罐5和再生器6再生;恢复活性的再生催化剂分别经过再生斜管一7、返剂立管8和再生斜管二13进入到第一反应器1上部和第二反应器9底部,完成催化剂的循环。
本发明的示例性的技术方案可通过如下编号段落中的内容进行说明,但本发明的保护范围并不限于此:
1.一种由费托合成石脑油耦合低碳醇醚类含氧化合物生产低碳烯烃的方法,所述方法包括:
(1)将费托合成石脑油与任选的低碳醇醚类含氧化合物混合,经任选的雾化后进入第一反应器,与第一催化剂接触进行耦合裂解反应,得到第一反应物流;
(2)使低碳醇醚类含氧化合物和任选的丁烯和/或混合轻烃经任选的雾化后进入第二反应器,与第二催化剂接触进行深度裂解反应,得到第二反应物流;
(3)将步骤(1)中的第一反应物流和步骤(2)中的第二反应物流分别进行沉降分离,得到反应产物I、反应产物II和待生催化剂;
(4)将步骤(3)中的反应产物I与反应产物II混合后进行分馏,得到燃料气、乙烯、丙烯、丁烯、混合轻烃和混合重烃;任选地,将所述丁烯和混合轻烃中的至少一部分返回至所述第二反应器内进行回炼;以及
(5)将步骤(3)中的待生催化剂经汽提后进行任选的烧焦以及再生,得到再生催化剂,所述再生催化剂分别返回第一反应器上部和第二反应器底部。
2.如段落1所述的方法,其中,所述第一反应器为鼓泡床反应器或湍动床反应器。
3.如段落1所述的方法,其中,所述第二反应器为湍动床反应器或快速床反应器。
4.如段落1-3中任一项所述的方法,其中,步骤(1)和步骤(2)中的所述低碳醇醚类含氧化合物的组成相同或不同。
5.如段落1-3中任一项所述的方法,其中,在步骤(1)中,所述低碳醇醚类含氧化合物与所述费托合成石脑油的质量比例为(0.1-6.0):1。
6.如段落5所述的方法,其中,所述低碳醇醚类含氧化合物与所述费托合成石脑油的质量比例为(0.5-4.0):1。
7.如段落1-3中任一项所述的方法,其中,在步骤(1)之前,对所述费托合成石脑油和任选的低碳醇醚类含氧化合物进行预热。
8.如段落7所述的方法,其中,所述预热温度为150℃-350℃。
9.如段落8所述的方法,其中,所述预热温度为250℃-350℃。
10.如段落1-3中任一项所述的方法,其中,在步骤(2)中,丁烯、混合轻烃与低碳醇醚类含氧化合物的质量比例为(0-5):(0-5):1。
11.如段落10所述的方法,其中,丁烯、混合轻烃与低碳醇醚类含氧化合物的质量比例为(0-2):(0-3):1。
12.如段落1-3中任一项所述的方法,其中,在步骤(2)之前,对所述低碳醇醚类含氧化合物和任选的丁烯、混合轻烃进行预热。
13.如段落12所述的方法,其中,所述预热温度为150℃-350℃。
14.如段落13所述的方法,其中,所述预热温度为250℃-350℃。
15.如段落1-3中任一项所述的方法,其中,所述第一催化剂和第二催化剂的活性组分选自未改性或改性的八元环分子筛或十元环分子筛中的至少一种。
16.如段落15所述的方法,其中,所述八元环分子筛或十元环分子筛选自SAPO-34、SAPO-18、SSZ-13、ZSM-5、ZSM-11、IM-5和ITQ-13。
17.如段落15所述的方法,其中,所述改性分子筛的改性元素为选自如下中的至少一种:Zn、Ga、Cr、Fe、Co、Ni、Pt、Pd、Mn、Cu和P。
18.如段落16或17所述的方法,其中,所述第一催化剂和第二催化剂的活性组分按干基重量计占催化剂总重量的20wt%-60wt%。
19.如段落15所述的方法,其中,除所述分子筛之外,所述第一催化剂和第二催化剂还含有剩余量的氧化铝和/或氧化硅作为载体。
20.如段落1-3中任一项所述的方法,其中,所述第一催化剂为再生催化剂与待生催化剂的混合催化剂,其中,所述第一催化剂的碳含量为0.3-6.0m%。
21.如段落1-3中任一项所述的方法,其中,所述第二催化剂为再生催化剂与待生催化剂的混合催化剂,其中,所述第二催化剂的碳含量为0.0-3.0m%。
22.如段落1-3中任一项所述的方法,其中,在步骤(1)中,所述耦合裂解反应的条件为:温度:450℃-600℃;压力:0.03-0.30MPa;重时空速:1-10h-1;剂油比:0.2-6。
23.如段落22所述的方法,其中,所述耦合裂解反应的温度为500℃-600℃。
24.如段落22所述的方法,其中,所述耦合裂解反应的压力为0.05-0.25MPa。
25.如段落22所述的方法,其中,所述耦合裂解反应的重时空速为2-8h-1
26.如段落22所述的方法,其中,所述耦合裂解反应的剂油比为0.4-4。
27.如段落1-3中任一项所述的方法,其中,在步骤(2)中,所述深度裂解反应的条件为:反应温度:500℃-650℃;反应压力:0.03-0.30MPa;重时空速0.5-5h-1;剂油比:3-30。
28.如段落27所述的方法,其中,所述深度裂解反应的温度为550℃-650℃。
29.如段落27所述的方法,其中,所述深度裂解反应的压力为0.05-0.25MPa。
30.如段落27所述的方法,其中,所述深度裂解反应的重时空速为1-4h-1
31.如段落27所述的方法,其中,所述深度裂解反应的剂油比为4-20。
32.如段落1-3中任一项所述的方法,其中,将步骤(4)中的丁烯全部返回至步骤(2)的第二反应器进行回炼。
33.如段落1-3中任一项所述的方法,其中,将步骤(4)中的混合轻烃的0-80wt%返回步骤(2)的第二反应器内进行回炼。
34.如段落1-3中任一项所述的方法,其中,在步骤(5)中,使汽提后的待生催化剂与含氧气体接触在如下条件下进行所述任选的烧焦以及再生:压力为0.03-0.30MPa;温度为550℃-750℃。
35.如段落34所述的方法,其中,所述压力为0.05-0.25MPa。
36.如段落34所述的方法,其中,所述温度为600℃-700℃。
37.如段落34所述的方法,其中,所述含氧气体为空气或含氧热烟气。
38.如段落1-3中任一项所述的方法,其中,将用于回炼后剩余的混合轻烃和所述全部的混合重烃混合,以得到高辛烷值的汽油组分油。
39.一种用于实施段落1-38中任一项所述的方法的装置,所述装置包括反再系统和分馏系统,其中,所述反再系统包括:
第一反应器;
第二反应器;
沉降器,所述沉降器以流体连通的方式连接至所述第一反应器、所述第二反应器和所述分馏系统;
汽提段,所述汽提段以流体连通的方式连接至所述沉降器;以及
再生器,所述再生器以流体连通的方式连接至所述第一反应器、所述第二反应器和所述汽提段。
40.如段落39所述的装置,其中,所述第一反应器为鼓泡床反应器或湍动床反应器。
41.如段落39所述的装置,其中,所述第二反应器为湍动床反应器或快速床反应器。
42.如段落39-41中任一项所述的装置,其中,所述第一反应器和所述第二反应器共用一个沉降器;或者,所述第一反应器和所述第二反应器分别以流体连通的方式连接至不同的沉降器。
43.如段落39-41中任一项所述的装置,其中,所述第一反应器以流体连通的方式连接至第一反应沉降器,所述第二反应器以流体连通的方式连接至第二反应沉降器。
44.如段落39-41中任一项所述的装置,其中,所述第一反应器和所述第二反应器共用一套再生器。
45.如段落39-41中任一项所述的装置,其中,所述再生器下部连接烧焦罐用于烧焦。
46.如段落45所述的装置,其中,所述再生器为烧焦罐和再生器两段串联。
下面通过实例进一步说明本发明,但本发明并不限于此。
实施例
在以下实施例中,费托合成石脑油的相关性质见表1,费托合成副产的轻混醇和合成气制甲醇副产的轻混醇的相关性质见表2。
表1费托合成石脑油相关性质
Figure BDA0003663847060000151
表2费托合成副产的轻混醇和合成气制甲醇副产的轻混醇相关性质
Figure BDA0003663847060000152
表3催化剂中分子筛、改性元素类型和含量、组成以及表面积和孔体积
Figure BDA0003663847060000161
在以下实施例1、实施例2和实施例5中送入第二反应器的丁烯和混合轻烃均由当前的反应系统产生。
实施例1
在本实施例中,所使用的具体原料和催化剂见表1-3。
将预热气化至250℃的费托合成石脑油和甲醇混合后送入第一湍动床反应器,其中,甲醇与费托合成石脑油的质量比为2:1。在反应温度为500℃,反应压力为0.15MPa,重时空速为8.0h-1,剂油比为2.4的条件下与第一催化剂接触发生耦合裂解反应,得到第一反应物流。第一反应物流和反应后的催化剂上行,在第一反应沉降器中进行沉降分离(即油剂分离),得到第一反应产物和待生催化剂。
将预热气化至300℃的丁烯、混合轻烃和甲醇混合后送入第二快速床反应器,其中,丁烯、混合轻烃与甲醇的质量比为0.4:1:1。在反应温度为620℃,反应压力为0.15MPa,重时空速为3.0h-1、剂油比为6的条件下与第二催化剂接触发生深度裂解反应,得到第二反应物流。将第二反应物流和反应后的催化剂经过气升管上行,在第二反应沉降器进行沉降分离(即油剂分离),得到第二反应产物和待生催化剂。将第二反应产物和第一反应产物一起送入产物分馏系统,按照本领域常规的方法进行分馏得到燃料气、乙烯、丙烯、丁烯、混合轻烃和混合重烃,将全部丁烯与混合轻烃的70wt%返回至第二反应器回炼。将剩余30wt%的混合轻烃与全部混合重烃混兑得到汽油组分油。
其中,第一反应器中积碳失活的第一催化剂在第一反应沉降器完成油剂分离后,经过蒸汽汽提后通过待生斜管一输送至烧焦罐和再生器;第二反应器中积碳失活的第二催化剂在第二反应沉降器完成油剂分离后,经蒸汽汽提后通过待生斜管二输送至烧焦罐和再生器;在压力为0.15MPa,温度为650℃的条件下通入空气进行催化剂再生,恢复活性的催化剂分别经过再生斜管一、返剂立管和再生斜管二进入到第一反应器上部和第二反应器底部,控制第一催化剂碳含量为4.3%,第二催化剂碳含量为1.6%,完成催化剂的循环。
实施例2
在本实施例中,所使用的具体原料和催化剂见表4。
将预热气化至200℃的费托合成石脑油和乙醇混合后送入第一鼓泡床反应器,其中,乙醇与费托合成石脑油的质量比为1.5:1。在反应温度为580℃,反应压力为0.10MPa,重时空速为4.0h-1,剂油比为4.0的条件下与第一催化剂接触发生耦合裂解反应,得到第一反应物流。第一反应物流和反应后的催化剂上行,在第一反应沉降器中进行沉降分离(即油剂分离),得到第一反应产物和待生催化剂。
将预热气化至250℃的丁烯、混合轻烃和乙醇混合后送入第二快速床反应器,其中,丁烯、混合轻烃与乙醇的质量比为1.5:2:1。在反应温度为640℃,反应压力为0.10MPa,重时空速为2.0h-1、剂油比为20的条件下与第二催化剂接触发生深度裂解反应,得到第二反应物流。将第二反应物流和反应后的催化剂经过气升管上行,在第二反应沉降器进行沉降分离(即油剂分离),得到第二反应产物和待生催化剂。将第二反应产物和第一反应产物一起送入产物分馏系统,按照本领域常规的方法进行分馏得到燃料气、乙烯、丙烯、丁烯、混合轻烃和混合重烃,将全部丁烯与混合轻烃的50wt%返回至第二反应器回炼。将剩余50wt%混合轻烃与全部混合重烃混兑得到汽油组分油。
其中,第一反应器中积碳失活的第一催化剂在第一反应沉降器完成油剂分离后,经过蒸汽汽提后通过待生斜管一输送至烧焦罐和再生器;第二反应器中积碳失活的第二催化剂在第二反应沉降器完成油剂分离后,经蒸汽汽提后通过待生斜管二输送至烧焦罐和再生器;在压力为0.10MPa,温度为700℃的条件下通入含氧热烟气进行催化剂再生,恢复活性的催化剂分别经过再生斜管一、返剂立管和再生斜管二进入到第一反应器上部和第二反应器底部,控制第一催化剂碳含量为3.5%,第二催化剂碳含量为1.3%,完成催化剂的循环。
实施例3
在本实施例中,所使用的具体原料和催化剂见表4。
将预热气化至250℃的费托合成石脑油和二甲醚混合后送入第一湍动床反应器,其中,二甲醚与费托合成石脑油的质量比为1:1。在反应温度为500℃,反应压力为0.20MPa,重时空速为6.0h-1,剂油比为0.5的条件下与第一催化剂接触发生耦合裂解反应,得到第一反应物流。第一反应物流和反应后的催化剂上行,在第一反应沉降器中进行沉降分离(即油剂分离),得到第一反应产物和待生催化剂。
将预热气化至320℃的二甲醚送入第二快速床反应器。在反应温度为600℃,反应压力为0.20MPa,重时空速为4.0h-1、剂油比为10的条件下与第二催化剂接触发生深度裂解反应,得到第二反应物流。将第二反应物流和反应后的催化剂经过气升管上行,在第二反应沉降器进行沉降分离(即油剂分离),得到第二反应产物和待生催化剂。将第二反应产物和第一反应产物一起送入产物分馏系统,按照本领域常规的方法进行分馏得到燃料气、乙烯、丙烯、丁烯、混合轻烃和混合重烃,将全部丁烯与混合轻烃的50wt%返回至第二反应器回炼。将剩余50wt%的混合轻烃与全部混合重烃混兑得到汽油组分油。
其中,第一反应器中积碳失活的第一催化剂在第一反应沉降器完成油剂分离后,经过蒸汽汽提后通过待生斜管一输送至烧焦罐和再生器;第二反应器中积碳失活的第二催化剂在第二反应沉降器完成油剂分离后,经蒸汽汽提后通过待生斜管二输送至烧焦罐和再生器;在压力为0.20MPa,温度为650℃的条件下通入含氧热烟气进行催化剂再生,恢复活性的催化剂分别经过再生斜管一、返剂立管和再生斜管二进入到第一反应器上部和第二反应器底部,控制第一催化剂碳含量为2.8%,第二催化剂碳含量为0.3%,完成催化剂的循环。
实施例4
在本实施例中,所使用的具体原料和催化剂见表4。
将预热气化至300℃的费托合成石脑油和费托合成副产轻混醇混合后送入第一湍动床反应器,其中,费托合成副产轻混醇与费托合成石脑油的质量比为0.5:1。在反应温度为520℃,反应压力为0.25MPa,重时空速为2.0h-1,剂油比为1.8的条件下与第一催化剂接触发生耦合裂解反应,得到第一反应物流。第一反应物流和反应后的催化剂上行,在第一反应沉降器中进行沉降分离(即油剂分离),得到第一反应产物和待生催化剂。
将预热气化至350℃的费托合成副产轻混醇送入第二湍动床反应器。在反应温度为560℃,反应压力为0.25MPa,重时空速为1.0h-1、剂油比为8的条件下与第二催化剂接触发生深度裂解反应,得到第二反应物流。将第二反应物流和反应后的催化剂经过气升管上行,在第二反应沉降器进行沉降分离(即油剂分离),得到第二反应产物和待生催化剂。将第二反应产物和第一反应产物一起送入产物分馏系统,按照本领域常规的方法进行分馏得到燃料气、乙烯、丙烯、丁烯、混合轻烃和混合重烃,将全部丁烯与混合轻烃的40wt%返回至第二反应器回炼。将剩余60wt%的混合轻烃与全部混合重烃混兑得到汽油组分油。
其中,第一反应器中积碳失活的第一催化剂在第一反应沉降器完成油剂分离后,经过蒸汽汽提后通过待生斜管一输送至烧焦罐和再生器;第二反应器中积碳失活的第二催化剂在第二反应沉降器完成油剂分离后,经蒸汽汽提后通过待生斜管二输送至烧焦罐和再生器;在压力为0.25MPa,温度为680℃的条件下通入空气进行催化剂再生,恢复活性的催化剂分别经过再生斜管一、返剂立管和再生斜管二进入到第一反应器上部和第二反应器底部,控制第一催化剂碳含量为1.4%,第二催化剂碳含量为0.2%,完成催化剂的循环。
实施例5
在本实施例中,所使用的具体原料和催化剂见表4。
将预热气化至200℃的费托合成石脑油和合成气制甲醇副产轻混醇混合后送入第一鼓泡床反应器,其中,合成气制甲醇副产轻混醇与费托合成石脑油的质量比为3.0:1。在反应温度为560℃,反应压力为0.05MPa,重时空速为10.0h-1,剂油比为3.2的条件下与第一催化剂接触发生耦合裂解反应,得到第一反应物流。第一反应物流和反应后的催化剂上行,在第一反应沉降器中进行沉降分离(即油剂分离),得到第一反应产物和待生催化剂。
将预热气化至250℃的丁烯、混合轻烃和合成气制甲醇副产轻混醇混合后送入第二湍动床反应器,其中,丁烯、混合轻烃与合成气制甲醇副产轻混醇的质量比为0.8:0.5:1。在反应温度为580℃,反应压力为0.05MPa,重时空速为5.0h-1、剂油比为15的条件下与第二催化剂接触发生深度裂解反应,得到第二反应物流。将第二反应物流和反应后的催化剂经过气升管上行,在第二反应沉降器进行沉降分离(即油剂分离),得到第二反应产物和待生催化剂。将第二反应产物和第一反应产物一起送入产物分馏系统,按照本领域常规的方法进行分馏得到燃料气、乙烯、丙烯、丁烯、混合轻烃和混合重烃,将全部丁烯与混合轻烃的40wt%返回至第二反应器回炼。将剩余60wt%的混合轻烃与全部混合重烃混兑得到汽油组分油。
其中,第一反应器中积碳失活的第一催化剂在第一反应沉降器完成油剂分离后,经过蒸汽汽提后通过待生斜管一输送至烧焦罐和再生器;第二反应器中积碳失活的催化剂在第二反应沉降器完成油剂分离后,经蒸汽汽提后通过待生斜管二输送至烧焦罐和再生器;在压力为0.05MPa,温度为620℃的条件下通入含氧热烟气进行催化剂再生,恢复活性的催化剂分别经过再生斜管一、返剂立管和再生斜管二进入到第一反应器上部和第二反应器底部,控制第一催化剂碳含量为0.3%,第二催化剂碳含量为0.1%,完成催化剂的循环。
实施例1-实施例5的反应条件和产物分布见表4。
表4实施例1-实施例5的反应条件和产物分布
Figure BDA0003663847060000211
以上实施例中所述的收率均以进料中总烃含量为基准计算。
从表4列出的反应评价数据可以看出,采用本发明提供的方法和装置加工费托合成石脑油,能够得到较高低碳烯烃收率和超低硫的高辛烷值优质汽油组分油,充分显示了本发明的方法加工费托合成石脑油的优势。
以上已详细描述了本发明的实施方案,对本领域技术人员来说很显然可以做很多改进和变化而不会背离本发明的基本精神,所有这些变化和改进都在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种由费托合成石脑油耦合低碳醇醚类含氧化合物生产低碳烯烃的方法,所述方法包括:
(1)将费托合成石脑油与任选的低碳醇醚类含氧化合物混合,经任选的雾化后进入第一反应器,与第一催化剂接触进行耦合裂解反应,得到第一反应物流;
(2)使低碳醇醚类含氧化合物和任选的丁烯和/或混合轻烃经任选的雾化后进入第二反应器,与第二催化剂接触进行深度裂解反应,得到第二反应物流;
(3)将步骤(1)中的第一反应物流和步骤(2)中的第二反应物流分别进行沉降分离,得到反应产物I、反应产物II和待生催化剂;
(4)将步骤(3)中的反应产物I与反应产物II混合后进行分馏,得到燃料气、乙烯、丙烯、丁烯、混合轻烃和混合重烃;任选地,将所述丁烯和混合轻烃中的至少一部分返回至所述第二反应器内进行回炼;以及
(5)将步骤(3)中的待生催化剂经汽提后进行任选的烧焦以及再生,得到再生催化剂,所述再生催化剂分别返回第一反应器上部和第二反应器底部。
2.如权利要求1所述的方法,其中,所述第一反应器为鼓泡床反应器或湍动床反应器;或者,
所述第二反应器为湍动床反应器或快速床反应器。
3.如权利要求1所述的方法,其中,在步骤(1)中,所述低碳醇醚类含氧化合物与所述费托合成石脑油的质量比例为(0.1-6.0):1、优选(0.5-4.0):1;或者,
在步骤(2)中,丁烯、混合轻烃与低碳醇醚类含氧化合物的质量比例为(0-5):(0-5):1、优选(0-2):(0-3):1。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法,其中,在步骤(1)之前,对所述费托合成石脑油和任选的低碳醇醚类含氧化合物进行预热;或者,
在步骤(2)之前,对所述低碳醇醚类含氧化合物和任选的丁烯、混合轻烃进行预热。
5.如权利要求1-3中任一项所述的方法,其中,所述第一催化剂和第二催化剂的活性组分选自未改性或改性的八元环分子筛或十元环分子筛中的至少一种;
优选地,所述八元环分子筛或十元环分子筛选自SAPO-34、SAPO-18、SSZ-13、ZSM-5、ZSM-11、IM-5和ITQ-13;
优选地,所述改性分子筛的改性元素为选自如下中的至少一种:Zn、Ga、Cr、Fe、Co、Ni、Pt、Pd、Mn、Cu和P。
6.如权利要求1-3中任一项所述的方法,其中,所述第一催化剂为再生催化剂与待生催化剂的混合催化剂,其中,所述第一催化剂的碳含量为0.3-6.0m%;或者,
所述第二催化剂为再生催化剂与待生催化剂的混合催化剂,其中,所述第二催化剂的碳含量为0.0-3.0m%。
7.如权利要求1-3中任一项所述的方法,其中,在步骤(1)中,所述耦合裂解反应的条件为:温度:450℃-600℃;压力:0.03-0.30MPa;重时空速:1-10h-1;剂油比:0.2-6;或者,
在步骤(2)中,所述深度裂解反应的条件为:反应温度:500℃-650℃;反应压力:0.03-0.30MPa;重时空速0.5-5h-1;剂油比:3-30。
8.如权利要求1-3中任一项所述的方法,其中,将步骤(4)中的丁烯全部返回至步骤(2)的第二反应器进行回炼;或者,
将步骤(4)中的混合轻烃的0-80wt%返回步骤(2)的第二反应器内进行回炼。
9.如权利要求1-3中任一项所述的方法,其中,将用于回炼后剩余的混合轻烃和所述全部的混合重烃混合,以得到高辛烷值的汽油组分油。
10.一种用于实施权利要求1-9中任一项所述的方法的装置,所述装置包括反再系统和分馏系统,其中,所述反再系统包括:
第一反应器;
第二反应器;
沉降器,所述沉降器以流体连通的方式连接至所述第一反应器、所述第二反应器和所述分馏系统;
汽提段,所述汽提段以流体连通的方式连接至所述沉降器;以及
再生器,所述再生器以流体连通的方式连接至所述第一反应器、所述第二反应器和所述汽提段。
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