CN115738917A - 一种将催化柴油转化为烯烃的系统与合成工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种将催化柴油转化为烯烃的系统和合成工艺，所述系统包括：合成气生成子系统1，用于将催化柴油与水蒸汽转化为合成气；换热子系统2，用于合成气换热；烯烃生成子系统3，用于将合成气转化为烯烃。本发明通过两步反应法即可制备得到烯烃，首先，水蒸气与催化柴油组成的混合气体在催化剂的作用下生成合成气，然后对合成气进行降温，并对降温后的合成气进行催化反应即可生成烯烃。参与反应过程的处理设备少，合成工艺技术流程简单，便于工业化推广。
Description
技术领域
本发明涉及石油化工技术领域，特别涉及一种将催化柴油转化为烯烃的系统与合成工艺。
背景技术
烯烃是一种高附加值的化工基础原料，可以作为聚烯烃的制备原料，也可以与芳烃，醇，氯等生成多种重要化合物。传统的烯烃由轻质烃类(如乙烷至石脑油)经过热裂解，或由甲醇转化而得。轻质烃类的共性是含氢量较高(质量分数达15％-16％)，生成烯烃的总体效果是脱氢行为。
催化柴油是原油裂解过程中生成的轻循环油，主要由多环芳烃组成，氢含量低于烯烃(质量分数为9％-10％)，用于裂解生成烯烃的过程中会生成大量焦炭，并不经济，因此，催化柴油并不适合直接裂解生成烯烃。且由于催化柴油结构比较稳定，也不适合热裂解生成烯烃。
因此，提高催化柴油在制备烯烃方面的利用率，探索经济、适用的催化柴油制备烯烃的方法是技术人员研究工作的重点。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种将催化柴油转化为烯烃的系统和合成工艺，通过该系统和合成工艺，两步反应即可实现催化柴油转化为烯烃的目的，具有流程短且效率高的优点。
具体发明内容如下：
第一方面，本发明提供一种将催化柴油转化为烯烃的系统，所述系统包括：
合成气生成子系统1，用于将催化柴油与水蒸汽转化为合成气；
换热子系统2，用于合成气换热；
烯烃生成子系统3，用于将合成气转化为烯烃。
可选地，所述合成气生成子系统1包括固定床反应器；所述固定床反应器上负载有第一负载型催化剂；
所述合成气生成子系统1的工作压力为2-3MPa，工作温度为700-950℃。
可选地，所述第一负载型催化剂由金属和载体组成，所述金属为铁，钴，镍，钌中的一种或多种；
所述载体为氧化铝、氧化硅或氧化镁；
所述第一负载型催化剂中所述金属的质量百分数为5-35％。
可选地，所述合成气生成子系统1还包括混合气体进口4和气体传输通道5；
所述催化柴油与水蒸汽的混合气体通过进口4进入合成气生成子系统1；
所述合成气生成子系统1通过所述气体传输通道5与所述换热子系统2连接，所述合成气生成子系统中生成的合成气通过所述气体传输通道5进入所述换热子系统2。
可选地，所述换热子系统2包括饱和水供应管道6、高压蒸汽输出管道7和气体传输通道8；
所述饱和水供应管道6用于向所述换热子系统2提供饱和水，所述饱和水参与合成气的换热，使进入所述换热子系统2中的所述合成气的温度降低至300-400℃；所述换热后的饱和水汽化为高压水蒸汽，并通过高压水蒸汽输出管道7排出所述换热子系统2；
所述高压水蒸汽输出管道7与所述混合气体进口4连通；所述高压水蒸汽通过所述高压水蒸汽输出管道7和所述混合气体进口4进入所述合成气生成子系统1，参与所述合成气的生成；
所述换热子系统2通过所述气体传输通道8与所述烯烃生成子系统3连接，降温后的合成气通过所述气体传输通道8进入所述烯烃生成子系统3。
可选地，所述烯烃生成子系统3包括固定床反应器或流动床反应器；所述反应器上负载有第二负载型催化剂；
所述烯烃生成子系统3的工作压力为1.90-2.95MPa，工作温度为250-400℃。
可选地，所述第二负载型催化剂由活性组份和载体组成，所述活性组份为铁、钴、镍、钌、氧化铁、氧化镍、Zn2FeO4、碳化铁、碳化镍和碳化钴中的一种或多种；
所述载体为氧化铝、氧化硅或氧化镁；
所述第二负载型催化剂中所述活性组份的质量百分数为5-60％。
可选地，所述烯烃生成子系统3还包括饱和水供应管道9、烯烃输出管道10和中压蒸汽输出管道11；
所述饱和水供应管道9用于向所述烯烃生成子系统3提供饱和水，所述饱和水参与所述烯烃生成子系统3的换热，使所述烯烃生成子系统3的温度维持在300-400℃；所述换热后的饱和水汽化为中压水蒸汽，并通过中压水蒸汽输出管道11排出所述烯烃生成子系统3；
所述烯烃输出管道10用于输出所述烯烃生成子系统3中生成的烯烃。
第二方面，本发明提供一种将催化柴油转化为烯烃的合成工艺，所述合成工艺适用于上述第一方面所述的系统，包括：
S1、在合成气生成子系统1中，水蒸汽与催化柴油组成的混合气体在第一负载型催化剂的作用下反应合成气；
S2、在换热子系统2中，对所述合成气进行降温；
S3、在烯烃生成子系统3，降温后的所述合成气在第二负载型催化剂的作用下转化为烯烃。
可选地，步骤S1中，所述水蒸汽与催化柴油的摩尔比为12：1～20：1，所述催化柴油的空速为200-1000ml/gcat/h，反应所需压力为2-3MPa，温度为700-950℃；
步骤S2中，所述合成气进行降温至300-400℃；
步骤S3中，所述合成气空速为1000-20000ml/gcat/h，转化所需压力为1.90-2.95MPa，温度为250-400℃。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供一种将催化柴油转化为烯烃的系统和合成工艺，通过两步反应即可制备得到烯烃，首先，水蒸气与催化柴油组成的混合气体在催化剂的作用下生成合成气，然后对合成气进行降温，并对降温后的合成气进行催化反应即可生成烯烃。参与应过程的处理设备少，合成工艺技术流程简单，便于工业化推广。
进一步地，催化柴油作为合成气的反应原料之一，相较于以煤为合成气反应原料，具有更清洁，分子量更低的优势，并且反应过程中，催化柴油的反应温度更低，能耗可减少30％-45％，转化率更高(催化柴油的转化率在99.0％-99.9％)，合成气的氢碳比更高(由催化柴油为反应原料制备得到的H2/CO摩尔比为1.5:1～1.75:1)。
此外，催化柴油作为合成气的反应原料之一，相较于以天然气为合成气反应原料具有活性更高，转化为合成气时所需的温度更低，水耗更小，转化率更高，设备投资低20-30％，能耗低20-30％。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例提供的将催化柴油转化为烯烃的系统；
图2示出了本发明实施例提供的将催化柴油转化为烯烃的合成工艺流程图。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或者条件，按照本领域内的现有技术所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂以及其他仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
近来在制备合成气方面，常用煤或天然气作为原料，以油为原料变为合成气的过程基本消失。发明人研究发现，催化柴油的氢含量高于煤，且分子量小于煤炭。同时，催化柴油也比天然气活泼，因此，催化柴油比煤炭或天然气更适合用于合成气的合成，合成条件更加温和。并且，已有的柴油制备氢气或合成气的相关技术中，都是基于低压反应体系的催化剂研发，而合成气制备烯烃需要中高压体系环境，因此，现有技术无法与合成气制备烯烃的中高压体系匹配。此外，现有利用合成气一步法制备烯烃的技术并不成熟，目前并没有现成的催化柴油制备烯烃的系统与方法。也缺少相关水碳比调节以适应后续制备烯烃要求的具体方法。
基于上述思考，本发明希望将催化柴油高效地转化为合成气，然后再进一步将合成气转化为烯烃，实现提高催化柴油在制备烯烃方面的利用率的目的。
具体实施内容如下：
第一方面，本发明提供一种将催化柴油转化为烯烃的系统，图1示出了本发明实施例提供的将催化柴油转化为烯烃的系统，参考图1，所述系统包括：
合成气生成子系统1，用于将催化柴油与水蒸汽转化为合成气；
换热子系统2，用于合成气换热；
烯烃生成子系统3，用于将合成气转化为烯烃。
具体实施时，本发明提供的将催化柴油转化为烯烃的系统中，水蒸气与催化柴油组成的混合气体在合成气生成子系统1中首先生成合成气，然后在换热子系统2中对生成的合成气进行降温，最后，对降温后的合成气在烯烃生成子系统3中反应生成烯烃。参与应过程的处理设备少，合成工艺技术流程简单，便于工业化推广。
在一些实施方式中，合成气生成子系统1中配置了固定床反应器；第一负载型催化剂负载于固定床反应器上；反应中合成气生成子系统1的工作压力为2-3MPa，工作温度为700-950℃。
具体实施时，本发明合成气生成子系统1用于处理由摩尔比为12：1～20：1的水蒸汽与催化柴油组成的混合气体，当合成气生成子系统1的工作压力为2-3MPa，工作温度为700-950℃，催化柴油的空速为200-1000ml/gcat/h时，催化柴油的转化率可以达到99.0％-99.9％，并且，生成的合成气中，H2与CO摩尔比在1.5:1～1.75:1，实现催化柴油的高效转化。
在一些实施方式中，第一负载型催化剂由金属和载体组成，其中金属为铁，钴，镍，钌中的一种或多种；载体为氧化铝、氧化硅或氧化镁；第一负载型催化剂中所述金属的质量百分数为5-35％。
具体实施时，本发明提供的第一负载型催化剂可以在较高的压力下(2-3MPa)对催化柴油进行催化，生成合成气，这种高压环境与后续制备烯烃过程中的高压体系匹配，有效减少反应系统中对设备压力的调控工作，简化反应程序。
进一步参考图1，合成气生成子系统1还包括混合气体进口4和气体传输通道5；催化柴油与水蒸汽的混合气体通过进口4进入合成气生成子系统1；合成气生成子系统1通过气体传输通道5与换热子系统2连接，合成气生成子系统中生成的合成气通过气体传输通道5进入换热子系统2。
进一步参考图1，换热子系统2包括饱和水供应管道6、高压蒸汽输出管道7和气体传输通道8；饱和水供应管道6用于向换热子系统2提供饱和水，参与合成气的换热，使进入换热子系统2中的合成气的温度降低至300-400℃；换热后的饱和水汽化为高压水蒸汽，并通过高压水蒸汽输出管道7排出换热子系统2；高压水蒸汽输出管道7与混合气体进口4连通；高压水蒸汽通过高压水蒸汽输出管道7和混合气体进口4进入合成气生成子系统1，参与合成气的生成；换热子系统2通过气体传输通道8与烯烃生成子系统3连接，降温后的合成气通过气体传输通道8进入烯烃生成子系统3。
具体实施中，换热子系统2借助饱和水的汽化过程吸收合成气的部分能量，使合成气的温度降低至适宜与催化剂反应生成乙烯的温度(300-400℃)。其中，换热后的饱和水汽化为高压水蒸汽的压力在3-5MPa，温度在250-350℃，通过与混合气体进口4连通的高压水蒸汽输出管道7，高压水蒸汽可作为反应原料进入合成气生成子系统1，实现能量和物质的循环利用。在一些实施方式中，烯烃生成子系统3中设置有固定床反应器或流动床反应器；第二负载型催化剂负载于反应器上；第二负载型催化剂由活性组份和载体组成，活性组份为铁、钴、镍、钌、氧化铁、氧化镍、Zn2FeO4、碳化铁、碳化镍和碳化钴中的一种或多种；载体为氧化铝、氧化硅或氧化镁；第二负载型催化剂中的活性组份质量百分数为5-60％；烯烃生成子系统3的工作压力为1.90-2.95MPa，工作温度为250-400℃。
继续参考图1，烯烃生成子系统3还包括饱和水供应管道9、烯烃输出管道10和中压蒸汽输出管道11；饱和水供应管道9用于向烯烃生成子系统3提供饱和水，饱和水参与烯烃生成子系统3的换热，使烯烃生成子系统3的温度维持在300-400℃；换热后的饱和水汽化为中压水蒸汽，并通过中压水蒸汽输出管道11排出烯烃生成子系统3；烯烃输出管道10用于输出烯烃生成子系统3中生成的烯烃。
具体实施时，烯烃生成子系统3通过饱和水供应管道9先子系统中提供饱和水，通过热交换使烯烃生成子系统3的温度稳定在300-400℃，以满足合成气反应生成系统的反应温度要求，换热过程中产生的中压水蒸汽(1.5-2.2Mpa，200-300℃)通过中压水蒸汽输出管道11排出烯烃生成子系统3。
具体实施时，合成气保持空速为1000-20000ml/gcat/h经过子系统3的催化剂床层后，CO转化率可以达到95％-98％，CO2选择性为18％-25％，烯烃选择性在(烃基)为75％-85％。
第二方面，本发明提供一种将催化柴油转化为烯烃的合成工艺，所述合成工艺适用于上述第一方面所述的系统，图2示出了本发明实施例提供的将催化柴油转化为烯烃的合成工艺流程图，如图2所示，包括：
S1、在合成气生成子系统1中，水蒸汽与催化柴油组成的混合气体在第一负载型催化剂的作用下反应合成气；
S2、在换热子系统2中，对所述合成气进行降温；
S3、在烯烃生成子系统3，降温后的所述合成气在第二负载型催化剂的作用下转化为烯烃。
在一些实施方式中，步骤S1中，所述水蒸汽与催化柴油的摩尔比为12：1～20：1，所述催化柴油的空速为200-1000ml/gcat/h，反应所需压力为2-3MPa，温度为700-950℃；
步骤S2中，所述合成气进行降温至300-400℃；
步骤S3中，所述合成气空速为1000-20000ml/gcat/h，转化所需压力为1.90-2.95MPa，温度为250-400℃。
为使本领域技术人员更加清楚地理解本申请，现通过以下实施例对本申请所述的一种将催化柴油转化为烯烃的系统和合成工艺进行详细说明。
实施例1
将催化柴油制备合成气子系统1，换热子系统2，以及合成气制备烯烃的子系统3依次连接，形成一个功能完整的系统。将制备合成气的催化剂(镍/氧化铝；35％镍，65％氧化铝)装入合成气子系统1(固定床反应器)；将制备烯烃的催化剂(氧化铁/氧化铝；50％氧化铁，65％氧化铝)装入合成气制备烯烃的子系统3(固定床反应器)。将催化柴油与水蒸汽混合(水与催化柴油的摩尔比为20：1)，经过进口4通入合成气子系统1中，加热到700℃。在金属负载型催化剂上反应，催化柴油的空速为200ml/gcat/h，压力为2MPa,生成合成气(H2/CO摩尔比约为1.58:1)。经过催化剂床层后，催化柴油的转化率为99.0％。
合成气产品出子系统1的气体传输通道5进入换热子系统2，同时经饱和水供应管道6通入饱和水，进行换热，从通过间接换热(通一定温度的饱和水)的方式，逐渐降温到400℃。同时，饱和水被汽化，生成高压蒸汽(3MPa,350℃)从高压蒸汽输出管道7出子系统2，并部分循环到原料进口4，进入合成气制备子系统1，用作反应原料。降温后的合成气从气体传输通道8出子系统2并进入合成气制备烯烃的子系统3。在金属负载型催化剂上生成烯烃，合成气的空速为2000ml/gcat/h，压力为1.9MPa。将饱和水从饱和水供应管道9通入子系统3进行换热；保持温度为300℃，生成的中压蒸汽(1.5MPa,200℃)经中压蒸汽输出管道11出子系统3。经过催化剂床层后，CO转化率为95％，CO2选择性为20％，烯烃选择性为(烃基)为75％。
反应产物从烯烃输出管道10出子系统3后，进行后续处理。
实施例2
将催化柴油制备合成气子系统1，换热子系统2，以及合成气制备烯烃的子系统3依次连接，形成一个功能完整的系统。将制备合成气的催化剂(镍/钌/氧化镁；2％钌，3％镍，95％氧化镁)装入合成气子系统1(固定床反应器)；将制备烯烃的催化剂(碳化镍，碳化铁/氧化铝；15％碳化镍，5％碳化铁，80％氧化铝)装入合成气制备烯烃的子系统3(固定床反应器)。将催化柴油与水蒸汽混合(水与催化柴油的摩尔比为18：1),经过进口4通入合成气子系统1中，加热到950℃。在金属负载型催化剂上反应，催化柴油的空速为1000ml/gcat/h，压力为2.6MPa,生成合成气(H2/CO摩尔比约为1.67:1)。经过催化剂床层后，催化柴油的转化率为99.0％。
合成气产品出子系统1的气体传输通道5进入换热子系统2，同时经饱和水供应管道6通入饱和水，进行换热，从通过间接换热(通一定温度的饱和水)的方式，逐渐降温到300℃。同时，饱和水被汽化，生成高压蒸汽(3MPa,250℃)从高压蒸汽输出管道7出子系统2，并部分循环到原料进口4，进入合成气制备子系统1，用作反应原料。降温后的合成气从气体传输通道8出子系统2并进入合成气制备烯烃的子系统3。在金属负载型催化剂上生成烯烃，合成气的空速为10000ml/gcat/h，压力为2.5MPa。将饱和水从饱和水供应管道9通入子系统3进行换热；保持温度为300℃，生成的中压蒸汽(2.2MPa,250℃)经中压蒸汽输出管道11出子系统3。经过催化剂床层后，CO转化率为97.5％，CO2选择性为20％，烯烃选择性为(烃基)为76.8％。
反应产物从烯烃输出管道10出子系统3后，进行后续处理。
实施例3
将催化柴油制备合成气子系统1，换热子系统2，以及合成气制备烯烃的子系统3依次连接，形成一个功能完整的系统。将制备合成气的催化剂(钴/铁/氧化硅；5％钴，5％铁，90％氧化硅)装入合成气子系统1(固定床反应器)；将制备烯烃的催化剂(Zn2FeO4/氧化镁；60％ Zn2FeO4，40％氧化镁)装入合成气制备烯烃的子系统3(固定床反应器)。将催化柴油与水蒸汽混合(水与催化柴油的摩尔比为16：1)，经过进口4通入合成气子系统1中，加热到900℃。在金属负载型催化剂上反应，催化柴油的空速为300ml/gcat/h，压力为4MPa,生成合成气(H2/CO摩尔比约为1.72:1)。经过催化剂床层后，催化柴油的转化率为99.9％。
合成气产品出子系统1的气体传输通道5进入换热子系统2，同时经饱和水供应管道6通入饱和水，进行换热，从通过间接换热(通一定温度的饱和水)的方式，逐渐降温到360℃。同时，饱和水被汽化，生成高压蒸汽(4.5MPa,300℃)从高压蒸汽输出管道7出子系统2，并部分循环到原料进口4，进入合成气制备子系统1，用作反应原料。降温后的合成气从气体传输通道8出子系统2并进入合成气制备烯烃的子系统3。在金属负载型催化剂上生成烯烃，合成气的空速为7200ml/gcat/h，压力为3.92MPa。将饱和水从饱和水供应管道9通入子系统3进行换热；保持温度为250℃，生成的中压蒸汽(1.9MPa,200℃)经中压蒸汽输出管道11出子系统3。经过催化剂床层后，CO转化率为95％，CO2选择性为24％，烯烃选择性为(烃基)为85％。
反应产物从烯烃输出管道10出子系统3后，进行后续处理。
实施例4
将催化柴油制备合成气子系统1，换热子系统2，以及合成气制备烯烃的子系统3依次连接，形成一个功能完整的系统。将制备合成气的催化剂(镍/氧化铝；35％镍，65％氧化铝)装入合成气子系统1(固定床反应器)；将制备烯烃的催化剂(氧化镍/钌/氧化铝；15％氧化镍，20％钌，65％氧化铝)装入合成气制备烯烃的子系统3(固定床反应器)。将催化柴油与水蒸汽混合(水与催化柴油的摩尔比为12：1)，经过进口4通入合成气子系统1中，继续加热到850℃。在金属负载型催化剂上反应，催化柴油的空速为400ml/gcat/h，压力为3.56MPa,生成合成气(H2/CO摩尔比约为1.58:1)。经过催化剂床层后，催化柴油的转化率>99.3％。
合成气产品出子系统1的气体传输通道5进入换热子系统2，同时经饱和水供应管道6通入饱和水，进行换热，从通过间接换热(通一定温度的饱和水)的方式，逐渐降温到400℃。同时，饱和水被汽化，生成高压蒸汽(3.8MPa,320℃)从高压蒸汽输出管道7出子系统2，并部分循环到原料进口4，进入合成气制备子系统1，用作反应原料。降温后的合成气从气体传输通道8出子系统2并进入合成气制备烯烃的子系统3。在金属负载型催化剂上生成烯烃，合成气的空速为3000ml/gcat/h，压力为3.5MPa。将饱和水从饱和水供应管道9通入子系统3进行换热；保持温度为280℃，生成的中压蒸汽(2.0MPa,230℃)经中压蒸汽输出管道11出子系统3。经过催化剂床层后，CO转化率为95.8％，CO2选择性为20.5％，烯烃选择性为(烃基)为75％。
反应产物从烯烃输出管道10出子系统3后，进行后续处理。
实施例5
将催化柴油制备合成气子系统1，换热子系统2，以及合成气制备烯烃的子系统3依次连接，形成一个功能完整的系统。将制备合成气的催化剂(镍/氧化铝；15％镍，85％氧化铝)装入合成气子系统1(固定床反应器)；将制备烯烃的负载型催化剂(碳化镍/碳化钴/氧化镁；15％碳化镍，45％碳化钴，40％氧化镁)装入合成气制备烯烃的子系统3(流化床反应器)。将催化柴油与水蒸汽混合(水与催化柴油的摩尔比为12：1)，经过进口4通入合成气子系统1中，加热到950℃。在金属负载型催化剂上反应，催化柴油的空速为700ml/gcat/h，压力为3.8MPa,生成合成气(H2/CO摩尔比约为1.65:1)。经过催化剂床层后，催化柴油的转化率为99.9％。
合成气产品出子系统1的气体传输通道5进入换热子系统2，同时经饱和水供应管道6通入饱和水，进行换热，从通过间接换热(通一定温度的饱和水)的方式，逐渐降温到390℃。同时，饱和水被汽化，生成高压蒸汽(4.2MPa,330℃)从高压蒸汽输出管道7出子系统2，并部分循环到原料进口4，进入合成气制备子系统1，用作反应原料。。降温后的合成气从气体传输通道8出子系统2并进入合成气制备烯烃的子系统3。在金属负载型催化剂上生成烯烃，合成气的空速为6800ml/gcat/h，压力为3.7MPa。将饱和水从饱和水供应管道9通入子系统3进行换热；保持温度为350℃，生成的中压蒸汽(2.2MPa,300℃)经中压蒸汽输出管道11出子系统3。经过催化剂床层后，CO转化率为96.5％，CO2选择性为18％，烯烃选择性为(烃基)为80％。
反应产物从烯烃输出管道10出子系统3后，进行后续处理。
实施例6
将催化柴油制备合成气子系统1，换热子系统2，以及合成气制备烯烃的子系统3依次连接，形成一个功能完整的系统。将制备合成气的催化剂(铁/钌/氧化铝；2％铁，3％钌，95％氧化铝)装入合成气子系统1(固定床反应器)；将制备烯烃的催化剂(氧化铁/氧化镁；35％氧化铁，65％氧化镁)装入合成气制备烯烃的子系统3(流化床反应器)。将催化柴油与水蒸汽混合(水与催化柴油的摩尔比为18：1)，经过进口4通入合成气子系统1中，加热到750℃。在金属负载型催化剂上反应，催化柴油的空速为500ml/gcat/h，压力为3MPa,生成合成气(H2/CO摩尔比约为1.5:1)。经过催化剂床层后，催化柴油的转化率99.7％。
合成气产品出子系统1的气体传输通道5进入换热子系统2，同时经饱和水供应管道6通入饱和水，进行换热，从通过间接换热(通一定温度的饱和水)的方式，逐渐降温到300℃。同时，饱和水被汽化，生成高压蒸汽(3.2MPa,250℃)从高压蒸汽输出管道7出子系统2，并部分循环到原料进口4，进入合成气制备子系统1，用作反应原料。降温后的合成气从气体传输通道8出子系统2并进入合成气制备烯烃的子系统3。在金属负载型催化剂上生成烯烃，合成气的空速为5200ml/gcat/h，压力为2.95MPa。将饱和水从饱和水供应管道9通入子系统3进行换热；保持温度为380℃，生成的中压蒸汽(2.2MPa,300℃)经中压蒸汽输出管道11出子系统3。经过催化剂床层后，CO转化率为97.5％，CO2选择性为23％，烯烃选择性为(烃基)为79％。
反应产物从烯烃输出管道10出子系统3后，进行后续处理。
实施例7
将催化柴油制备合成气子系统1，换热子系统2，以及合成气制备烯烃的子系统3依次连接，形成一个功能完整的系统。将制备合成气的催化剂(镍/氧化铝；35％镍，65％氧化铝)装入合成气子系统1(固定床反应器)；将制备烯烃的催化剂(碳化钴/氧化铝；10％碳化钴，90％氧化铝)装入合成气制备烯烃的子系统3(流化床反应器)。将催化柴油与水蒸汽混合(水与催化柴油的摩尔比为15：1)，经过进口4通入合成气子系统1中，继续加热到700-950℃。在金属负载型催化剂上反应，催化柴油的空速为400ml/gcat/h，压力为4.6MPa，生成合成气(H2/CO摩尔比约为1.75:1)。经过催化剂床层后，催化柴油的转化率为99.5％。
合成气产品出子系统1的气体传输通道5进入换热子系统2，同时经饱和水供应管道6通入饱和水，进行换热，从通过间接换热(通一定温度的饱和水)的方式，逐渐降温到350℃。同时，饱和水被汽化，生成高压蒸汽(5MPa，300℃)从高压蒸汽输出管道7出子系统2，并部分循环到原料进口4，进入合成气制备子系统1，用作反应原料。降温后的合成气从气体传输通道8出子系统2并进入合成气制备烯烃的子系统3。在金属负载型催化剂上生成烯烃，合成气的空速为10000ml/gcat/h，压力为4.5MPa。将饱和水从饱和水供应管道9通入子系统3进行换热；保持温度为350℃，生成的中压蒸汽(2.2MPa，280℃)经中压蒸汽输出管道11出子系统3。经过催化剂床层后，CO转化率为95％，CO2选择性为25％，烯烃选择性为(烃基)为75.6％。
反应产物从烯烃输出管道10出子系统3后，进行后续处理。
以上对本发明所提供的一种将催化柴油转化为烯烃的系统与合成工艺进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种将催化柴油转化为烯烃的系统，其特征在于，所述系统包括：
合成气生成子系统(1)，用于将催化柴油与水蒸汽转化为合成气；
换热子系统(2)，用于合成气换热；
烯烃生成子系统(3)，用于将合成气转化为烯烃。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述合成气生成子系统(1)包括固定床反应器；所述固定床反应器上负载有第一负载型催化剂；
所述合成气生成子系统(1)的工作压力为2-3MPa，工作温度为700-950℃。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一负载型催化剂由金属和载体组成，所述金属为铁，钴，镍，钌中的一种或多种；
所述载体为氧化铝、氧化硅或氧化镁；
所述第一负载型催化剂中所述金属的质量百分数为5-35％。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述合成气生成子系统(1)还包括混合气体进口(4)和气体传输通道(5)；
所述催化柴油与水蒸汽的混合气体通过进口(4)进入合成气生成子系统(1)；
所述合成气生成子系统(1)通过所述气体传输通道(5)与所述换热子系统(2)连接，所述合成气生成子系统中生成的合成气通过所述气体传输通道(5)进入所述换热子系统(2)。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述换热子系统(2)包括饱和水供应管道(6)、高压蒸汽输出管道(7)和气体传输通道(8)；
所述饱和水供应管道(6)用于向所述换热子系统(2)提供饱和水，所述饱和水参与合成气的换热，使进入所述换热子系统(2)中的所述合成气的温度降低至300-400℃；所述换热后的饱和水汽化为高压水蒸汽，并通过高压水蒸汽输出管道(7)排出所述换热子系统(2)；
所述高压水蒸汽输出管道(7)与所述混合气体进口(4)连通；所述高压水蒸汽通过所述高压水蒸汽输出管道(7)和所述混合气体进口(4)进入所述合成气生成子系统(1)，参与所述合成气的生成；
所述换热子系统(2)通过所述气体传输通道(8)与所述烯烃生成子系统(3)连接，降温后的合成气通过所述气体传输通道(8)进入所述烯烃生成子系统(3)。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述烯烃生成子系统(3)包括固定床反应器或流动床反应器；所述反应器上负载有第二负载型催化剂；
所述烯烃生成子系统(3)的工作压力为1.90-2.95MPa，工作温度为250-400℃。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第二负载型催化剂由活性组份和载体组成，所述活性组份为铁、钴、镍、钌、氧化铁、氧化镍、Zn2FeO4、碳化铁、碳化镍和碳化钴中的一种或多种；
所述载体为氧化铝、氧化硅或氧化镁；
所述第二负载型催化剂中所述活性组份的质量百分数为5-60％。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述烯烃生成子系统(3)还包括饱和水供应管道(9)、烯烃输出管道(10)和中压蒸汽输出管道(11)；
所述饱和水供应管道(9)用于向所述烯烃生成子系统(3)提供饱和水，所述饱和水参与所述烯烃生成子系统(3)的换热，使所述烯烃生成子系统(3)的温度维持在300-400℃；所述换热后的饱和水汽化为中压水蒸汽，并通过中压水蒸汽输出管道(11)排出所述烯烃生成子系统(3)；
所述烯烃输出管道(10)用于输出所述烯烃生成子系统(3)中生成的烯烃。
9.一种将催化柴油转化为烯烃的合成工艺，其特征在于，所述合成工艺适用于上述权利要求1-8任一所述的系统，包括：
S1、在合成气生成子系统(1)中，水蒸汽与催化柴油组成的混合气体在第一负载型催化剂的作用下反应合成气；
S2、在换热子系统(2)中，对所述合成气进行降温；
S3、在烯烃生成子系统(3)，降温后的所述合成气在第二负载型催化剂的作用下转化为烯烃。
10.根据权利要求9所述的合成工艺，其特征在于，步骤S1中，所述水蒸汽与催化柴油的摩尔比为12：1～20：1，所述催化柴油的空速为200-1000ml/gcat/h，反应所需压力为2-3MPa，温度为700-950℃；
步骤S2中，所述合成气进行降温至300-400℃；
步骤S3中，所述合成气空速为1000-20000ml/gcat/h，转化所需压力为1.90-2.95MPa，温度为250-400℃。
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