CN116710539A - 用于通过加氢热解和焦炭管理制备烯烃和芳烃的方法 - Google Patents

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吉里什·科里佩利
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Abstract

用于制备烯烃和芳烃的系统和方法。方法可以包括使第一烃进料与催化剂和氢源在足以产生用过的催化剂和含有烯烃和芳烃的中间流的条件下接触，以及使用过的催化剂与中间流和焦炭前体进料接触，以产生废结焦催化剂和包含其他的烯烃和芳烃的产物流。

Description

用于通过加氢热解和焦炭管理制备烯烃和芳烃的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年11月4日提交的美国临时专利申请第63/109507号的优先权权益，其全部内容通过引用整体并入本文。
发明背景
A.发明领域
本发明一般涉及制备烯烃和芳烃的加氢热解方法。方法可以包括：(a)使第一烃进料流与催化剂和氢源在足以产生用过的催化剂和包含烯烃和芳烃的中间流的条件下接触，以及(b)使用过的催化剂与中间流和焦炭前体进料接触，以产生废结焦催化剂和包含其他的烯烃和芳烃的产物流。废结焦催化剂可用于帮助步骤(a)中的反应的热管理。
B.相关技术说明
低碳烯烃如乙烯、丙烯和丁烯是多种最终产品如聚合物、橡胶、塑料、辛烷值促进剂化合物等的重要原料。预计对低碳烯烃的需求将继续增长。芳烃如苯、甲苯、二甲苯等是重要的商品化学品，需求量不断增加。高价值化学品如低碳烯烃和芳烃可以通过基于石油的原料油的流化催化裂化来制备。
使用了双提升管反应器配置的U.S.7491315和使用了单提升管反应器系统的U.S.9550708公开了流化催化裂化(FCC)工艺的实例。目前FCC工艺面临的一个问题是，由于催化剂上相对快速地形成了碳化物沉积，这种工艺中使用的催化剂容易失活。特别地，碳化物沉积，即焦炭形成，会降低催化剂效率，并对低碳烯烃和芳烃的产率产生不利影响。
发明内容
一项发现为与流化催化裂化(FCC)工艺相关的至少一些问题提供了解决方案，这些工艺被用于制造高价值的化学品，如烯烃和/或芳烃。该解决方案在于在有氢源(如氢气(H2))存在的情况下，用流化催化剂催化裂化烃，以减少催化剂上的焦炭形成及随后使催化剂与焦炭前体接触以使焦炭沉积在催化剂上。与不使用氢源相比，使用氢气来减少反应器(如提升管反应器或下行管反应器)第一反应区的催化剂上的焦炭形成，可以导致更大的催化剂/进料(C/F)比，以便在反应器一侧提供吸热的反应热。当在反应器的下游位置加入焦炭前体进料使焦炭在催化剂再生器中燃烧时，使用氢源可以使催化剂在第一反应区保持活性。这可以是有益的，因为第一反应区中较高的C/F比和/或较活跃的催化剂可导致较高的高价值化学品如烯烃和/或芳烃的产率。在第二反应区使用焦炭前体可以导致(1)焦炭前体的裂化，这可以产生其他的高价值化学品(如烯烃和/或芳烃)和/或(2)增加离开反应器并进入再生器进行焦炭燃烧的催化剂上的焦炭含量。结焦催化剂的再生可以产生热量。从(2)产生的热量可以根据需要提供给第一反应区。在第二反应区使用的焦炭前体的量可以根据需要而变化，并且可以基于第一反应区的热能需求。换句话说，如果离开反应器的催化剂上的焦炭保持不变，就有可能在较低的焦炭前体进料量下获得较高的C/F比，或者保持相同的C/F比，但在第一反应区使用更多的活性催化剂。因此，本发明的优点可以包括通过管理催化剂活性和/或在FCC反应期间的有效热管理过程来增加烯烃和/或芳烃的产量。
本发明的一个方面是关于制备烯烃和芳烃的方法。该方法可包括步骤(a)和/或(b)。在步骤(a)中，含有第一烃的第一烃进料流可以与裂化催化剂和氢源在足以产生用过的催化剂和含有烯烃和芳烃的中间流的条件下进行接触。在步骤(b)中，用过的催化剂和中间流可以与焦炭前体流接触以形成废结焦催化剂和含有其他的烯烃和芳烃的产物流。焦炭前体可以与用过的催化剂接触，并在用过的催化剂表面形成碳化物沉积，形成废结焦催化剂。中间流中的至少一部分烯烃和芳烃可以被带到产物流中。在一些方面，步骤(a)中的接触条件可以包括500℃至750℃或600℃至750℃的温度。在一些方面，步骤(a)中的接触条件可以包括700℃至850℃的温度。在一些方面，步骤(a)中的接触条件还可以包括，约0.5巴至约5巴的绝对压力，和/或在反应器中0.1秒至5秒的接触时间。在一些方面，步骤(a)中的催化剂与进料(C/F)比(重量/重量)可以大于步骤(b)中的C/F比。在一些方面，步骤(a)的C/F比可以为4至40。在一些方面，步骤(b)的C/F比可以为4至40。在一些方面，裂化催化剂可以包括沸石催化剂、流化催化裂化(FCC)催化剂、加氢裂化催化剂、或铝硅酸盐或其任何组合。沸石催化剂的非限制性实例包括ZSM-5、ZSM-11、镁碱沸石、片沸石、沸石A、毛沸石或菱沸石，或其任何组合。在一些方面，沸石催化剂可以存在于活性或非活性基质中。FCC催化剂的非限制性实例包括X型沸石、Y型沸石和/或USY型沸石、丝光沸石、八面沸石、纳米晶体沸石、MCM介孔材料、SBA-15、硅铝磷酸盐、磷酸镓、磷酸钛、来自FCC单元的废催化剂或平衡催化剂或其任何组合。在一些方面,沸石可以是负载金属的沸石。FCC催化剂可以存在于有金属负载或没有金属负载的活性或非活性基质中。加氢裂化催化剂的非限制性实例包括在载体上的金属氧化物，其中金属硫化物是活性催化剂的形式。在一些方面，载体可以是二氧化硅、氧化铝、碳、二氧化钛、氧化锆或铝硅酸盐或其任何组合。在一些方面，裂化催化剂可以是沸石和/或负载金属的沸石，例如嵌入在基质中的沸石和/或负载金属的沸石。在一些方面，裂化催化剂可以是ZSM-5和/或负载金属的ZSM-5。在一些方面，在步骤(a)中形成的每单位焦炭的烯烃如低碳烯烃和芳烃产率可以为4至20。用过的催化剂中焦炭的重量％可以低于废结焦催化剂中焦炭的重量％。废结焦催化剂可以再生，且经再生的催化剂可以被循环至步骤(a)。氢源可以是氢(H2)气体、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯或其任何组合，优选H2气体。第一烃进料流可以包含石脑油，凝析油，例如石油凝析油、瓦斯油、C3和C4饱和气体、裂化石脑油流、含有C3和C4饱和气体的经回收的可裂化烃流或其任何组合，第一烃可以是一种或多于一种烃，其包含在石脑油、凝析油，例如石油凝析油、瓦斯油、C3和C4饱和气体、裂化石脑油流、含有C3和C4饱和气体的经回收的可裂化烃流或其任意组合中。焦炭前体流可以包含流体催化裂化循环油和油浆、焦化流、油浆、原油、炭黑油、经裂化的馏分、减压渣油或经裂化的油，例如来自生物油或燃料油等源的经裂化的油，或其任何组合。在一些方面，可向步骤(a)提供含有第二烃的第二烃进料流，裂化催化剂可与第一烃进料流和第二烃进料流接触以产生中间流和用过的催化剂。在一些方面，裂化催化剂可以在氢源存在的情况下与第一烃进料流和第二烃进料流接触，以产生中间流。在一些方面，裂化催化剂可以在裂化催化剂与第一烃进料流接触的下游与第二烃进料流接触。第二烃进料流可以包含原油；常压渣油；减压瓦斯油；来自加氢裂化器例如加氢裂化器底部的未经转化的油；蜡油；溶解或成浆在溶剂中的塑料或聚合物；聚烯烃低聚物；塑料；经部分解聚的塑料；塑料热解油；经氢化的塑料热解油；经回收的石脑油和瓦斯油流；石脑油；瓦斯油；减压瓦斯油和/或来自塑料加氢裂化的未经转化的油产品；或其任何组合，且第二烃可以为一种或多于一种烃，其包含在原油；常压渣油；减压瓦斯油；来自加氢裂化器例如加氢裂化器底部的经未转化的油；蜡油；溶解或成浆在溶剂中的塑料或聚合物；聚烯烃低聚物；塑料；经部分解聚的塑料；塑料热解油；经氢化的塑料热解油；经回收的石脑油和瓦斯油流；石脑油；瓦斯油；减压瓦斯油和/或来自塑料加氢裂化的未经转化的油产品；或其任何组合中。塑料可以包括但不限于聚烯烃(HDPE、LDPE、LLDPE、PP)、PS、PVC、PVDC、PET或其组合。这些塑料可以是新的、消费后回收的或工业后回收的塑料。在一些方面，一种或多于一种第二烃，例如第二烃进料流中的烃的平均分子量可以高于一种或多于一种第一烃，例如第一烃进料流中的烃的平均分子量。
在一些方面，可向步骤(a)提供含有第三烃的第三烃进料流，裂化催化剂可与第一烃进料流、第二烃进料流和第三烃进料流接触以产生中间流和用过的催化剂。在一些方面，裂化催化剂可以在氢源存在的情况下与第一烃进料流、第二烃进料流和第三烃进料流接触，以产生中间流。在一些方面，裂化催化剂可以在裂化催化剂与第二烃进料流和第一烃进料流接触的下游与第三烃进料流接触。第三烃进料流可以包含原油、常压渣油、减压瓦斯油、来自加氢裂化器例如加氢裂化器底部的未经转化的油、蜡油、聚烯烃低聚物、塑料、经部分解聚的塑料、溶解或成浆在溶剂中的塑料或聚合物、塑料热解油、经氢化的塑料热解油、经回收的可裂化高碳烃流、瓦斯油、减压瓦斯油和塑料加氢裂化产生的未经转化的油产品，或其任何组合，且第三烃可以为一种或多于一种烃，所述烃包含在原油、常压渣油、减压瓦斯油、来自加氢裂化器例如加氢裂化器底部的未经转化的油、蜡油、聚烯烃低聚物、塑料、经部分解聚的塑料、溶解或成浆在溶剂中的塑料或聚合物、塑料热解油、经氢化的塑料热解油、经回收的可裂化高碳烃流、瓦斯油、减压瓦斯油和塑料加氢裂化产生的未经转化的油产品，或其任何组合中。在一些方面，一种或多于一种第三烃，例如第三烃进料流中的烃的平均分子量可以高于一种或多于一种第二烃，例如第二烃进料流中的烃的平均分子量。第一烃流、第二烃流和/或第三烃流可任选地含有催化剂，这些催化剂悬浮、分散和/或溶解在各流中。
在一些方面，废结焦催化剂可以包含在产物流中，该工艺可以包括从产物流中分离废结焦催化剂。在一些方面，废结焦催化剂可以用旋风分离器从产物流中分离出来。在一些方面，可以将与废结焦催化剂分离后的产物流送到现有技术中已知的分馏器/分离装置，以获得纯化的气态烯烃和/或芳烃。气态烯烃可以是乙烯、丙烯和/或丁烯。芳烃可以是苯、甲苯、乙苯和/或二甲苯。在一些方面，经分离的废结焦催化剂可以再生。在一些方面，再生过程可以包括使经分离的废催化剂与再生流接触。在一些方面，再生流可以包含氧气(O2)。在一些方面，再生流可以含有18体积％至30体积％或20体积％至25体积％的氧气(O2)。在一些方面，再生流可以包含空气、稀释空气、富氧空气或其任何组合。在一些方面，再生流可以在500℃至800℃的温度、0.5巴至5巴的绝对压力和/或5分钟至30分钟的接触时间下与废结焦催化剂接触。在一些方面中，从废结焦催化剂再生催化剂可以产生热量，并且至少一部分热量可以提供给步骤(a)。在一些方面，经再生的催化剂可以被回收到步骤(a)。
在一些方面，加氢热解过程的步骤(a)和步骤(b)可以在包含第一反应区和第二反应区的反应器中进行，其中步骤(a)在第一反应区进行，步骤(b)在第二反应区进行。反应区可以互相流体连通。在一些方面，反应器可以是流体催化裂化单元的提升管单元或下行管单元。在一个方面，第一反应区和第二反应区包含在流体催化裂化单元的提升管单元中，其中第一反应区在第二反应区的上游，并且第一反应区和第二反应区相互之间流体连通。在另一个方面，第一反应区和第二反应区包含在流体催化裂化单元的下行管单元中，其中第一反应区在第二反应区的上游，并且第一反应区和第二反应区相互之间流体连通。烃在反应器中的平均停留时间可以是100毫秒至2秒，优选100毫秒至1秒。向步骤(a)中提供氢源，其包含在提升流中，提升流还可以包含蒸汽。在一些方面，提升流可以包含0.1重量％至99.9重量％的氢源，例如H2和0.1重量％至99.9重量％的蒸汽。在一些方面，提升流可以包含烃气体。在一些特定的方面，提升流可以包含1重量％的氢气，其中任选地,剩余部分可以是蒸汽和烃气体。提升流可用于帮助材料如催化剂如裂化催化剂、用过的催化剂、废结焦催化剂，和/或烃如第一烃、第二烃和/或第三烃，裂化产物如烯烃和/或芳烃在反应器中的流动，并用于控制烃在反应器中的平均停留时间，以及用于改善催化剂与烃流的接触和混合。在一些方面，可以提高提升流的流速，以减少烃在反应器中的平均停留时间。
在某些方面，可以向反应器的一个或多于一个位置送入含氧物。可以向步骤(a)和/或步骤(b)提供含氧物。在一些方面，可以向反应器送入一种或多于一种包含含氧物的含氧物流。可以向反应器的一个或多于一个位置送入一种或多于一种含氧物流。在一些方面，可以向反应器的多个位置提供多种含氧物流例如2种至15种或2种至10种含氧物流。可以向步骤(a)和/或步骤(b)提供一种或多于一种含氧物流。在某些方面，含氧物可以与第一烃进料流、第二烃进料流、第三烃进料流和/或焦炭前体流一起进料至反应器。在一些方面，可以通过喷嘴将含氧物流进料至反应器。在一些方面，提供给第一反应区(如高转化率区)的含氧物的量可以高于提供给第二反应区(如低转化率区)的含氧物的量。在一些方面，提供给第一反应区的含氧物流的数量可以高于提供给第二反应区的含氧物流的数量，例如，第一反应区的含氧物流喷嘴的数量可以高于第二反应区的含氧物流喷嘴的数量。向高转化率区引入较高量的含氧物可有助于维持高转化率区的高温，从而增加低碳气体烯烃的形成。在反应器中，含氧物可以被裂化以产生热量并提高反应器温度，和/或减少裂化催化剂和/或用过的催化剂上的焦炭重量％。含氧物可用于控制温度，例如沿反应器长度方向的一个或多于一个位置的反应器的局部温度。在某些方面，该方法可以包括通过以下方式来控制送入含氧物的一个或多于一个位置处的反应器的局部温度：测量加入含氧物的一个或多于一个位置的局部温度，如果一个或多于一个位置的局部温度低于一个或多于一个位置的期望温度，则提高进入反应器的含氧物流速，或者，如果一个或多于一个位置的局部温度高于一个或多于一个位置的期望温度，则减少进入反应器的含氧物的流速。在一些方面，一个或多于一个位置的局部温度可由设置在一个或多于一个位置附近或其上以及反应器壁上的一个或多于一个温度传感器测量。通过控制反应器在一个或多于一个位置的局部温度，可以建立反应器的热量分布曲线。在一些方面，含氧物进料可以是甲醇。在某些方面，反应器可以包括设置在沿反应器长度方向的反应器壁的内表面上的一个或多于一个温度传感器，相应的一个或多于一个第一加热器设置在反应器壁层的外表面。加氢热解过程的反应器局部温度可以用一个或多于一个热传感器、一个或多于一个加热器和/或通过向反应器的一个或多于一个位置送入含氧物来控制，从而使进入反应器的裂化催化剂入口处的温度和来自反应器的废结焦催化剂出口处的温度之间的差异可以小于200℃，优选小于150℃，更优选小于100℃。这使得反应器可以在期望的较高温度水平下运行，也可以在沿反应器长度方向应用温度分布曲线，以获得所需的产物产率。它还有助于从热平衡的角度将反应器与再生器部分解耦，并且如果需要的话，可以在更高的催化剂流速下运行。在一些方面，一个或多于一个第一加热器可以形成反应器的第一加热器层，反应器还可以包括设置在第一加热器层外表面的第一绝缘层，使第一加热器层与外部绝缘。反应器还可以包括一个或多于一个设置在第一绝缘层的外表面上的第二加热器。第一绝缘层和一个或多于一个第二加热器有助于最大限度地减少反应器的热损失。在一些方面，反应器在第一反应区的平均内径大于反应器在第二反应区的平均内径。在一些其他方面，反应器在第一反应区的平均内径小于反应器在第二反应区的平均内径。在一些方面，反应器中的停留时间可以是0.1秒至1秒，以便有高的低碳气体烯烃选择性，并减少向芳烃的二次裂化。在一些方面，可以通过减少反应器长度将反应器中的停留时间控制在0.1秒至1秒。在一些方面，高价值的化学品(例如气态烯烃、苯、甲苯、二甲苯和/或乙苯)，或至少一部分高价值的化学品可以从产物流中分离出来，残余流可以进料至反应器的底部。在一些方面，反应器可以在较高的表观速度下运行，以获得低的停留时间。在更高的温度下运行，如在高转化率区，有助于提高转化率和制备更多的低碳烯烃。在一些方面，提高表观速度、减少反应器长度和/或从产物流中分离出高价值的化学品可以避免由形成的低碳烯烃进一步形成芳烃。
在一些方面，上面公开的特征和优点可以扩展到双反应器概念。在一些方面，高价值化学品，例如气态烯烃、苯、甲苯、二甲苯和乙苯，或至少一部分高价值化学品可以从产物流中分离出来，而残余流可以进料至第二反应器。残余流可以包含可裂化的烃。残余流可以在第二反应器中处理，以形成其他甲烷、气态烯烃和/或芳烃。在一些方面，残余流可以在第二反应器中裂化。通过缩短反应器和/或第二反应器的长度，可以将反应器和第二反应器中的停留时间各自控制在0.1秒至1秒，以便具有高的低碳气体烯烃选择性，并减少向芳烃的二次裂化。在一些方面，反应器和第二反应器可以在较高的表观速度下运行，停留时间较短。在更高的温度下运行，如在高转化率区运行，有助于提高转化率和制备更多的低碳气体烯烃。在一些方面，提高表观速度、缩短反应器长度和/或从产物流中分离出高价值的化学品可以避免从形成的低碳烯烃进一步形成芳烃。两个反应器的配置可以提供更大的灵活性来调整裂化区的运行参数。在一些方面，反应器和第二反应器可以接收来自再生器的经再生的催化剂，来自反应器和第二反应器的废催化剂可以被送至再生器进行再生。在一些方面，反应器可以接收来自再生器的经再生的催化剂，来自反应器出口的催化剂可以进料至第二反应器，而来自第二反应器的废催化剂可以被送入再生器进行再生。
本发明的一个方面涉及用于制备烯烃和芳烃的系统。系统可以包括本发明的反应器和/或再生单元。在一些方面，系统可以包括第二反应器。
以下包括整个本说明书中使用的各种术语和短语的定义。
本文所用的术语“常压渣油”是指从原油常压蒸馏塔中获得的蒸馏底流。本文使用的术语“减压渣油”是指从原油真空蒸馏塔中获得的蒸馏底流。减压渣油是指沸点高于约550℃的烃馏分。
术语“低碳烯烃”、“气态烯烃”和“低碳气体烯烃”在此可互换使用，指乙烯、丙烯和丁烯。
术语“约”或“大约”被定义为本领域普通技术人员所理解的接近于。在一个非限制性实施方案中，该术语定义为偏差在10％以内，优选5％以内，更优选1％以内，最优选0.5％以内。
术语“重量％”、“体积％”或“摩尔％”分别指基于包括组分的材料总重量、总体积或总摩尔量，组分的重量百分比、组分的体积百分比或组分的摩尔百分比。在非限制性实例中，100克材料中的10克组分是10重量％的组分。
术语“基本上”及其变体被定义为包括偏差在10％以内、偏差在5％以内、偏差在1％以内或偏差在0.5％以内。
当在权利要求书和/或说明书中使用术语“抑制”或“减少”或“防止”或“避免”或这些术语的任何变体包括为实现期望的结果的任何可测量的降低或完全抑制。
说明书和/或权利要求书中使用的术语“有效”是指足以实现希望的、期望的或预期的结果。
在权利要求书或说明书中与术语“包含”、“包括”、“含有”或“具有”结合使用时，要素前无数量词可以表示“一个”，但也与“一个或更多个”、“至少一个”和“一个或多于一个”的含义一致。
短语“和/或”的意思是“和”或“或”。为了说明，A、B和/或C包括：单独的A、单独的B、单独的C、A和B的组合、A和C的组合、B和C的组合或A、B和C的组合。
词语“包含”、“具有”、“包括”或“含有”是包容性的或开放式的，并且不排除其它的、未列举的要素或方法步骤。
本发明的方法可以“包括”、“基本上组成为”或“组成为”在整个说明书中公开的特定成分、组分、组合物等。关于过渡短语“基本上组成为”，在一个非限制性方面，本发明方法的基本和新的特征是它们在流化催化剂和氢源如H2的存在下通过烃的加氢热解产生烯烃和芳烃以及随后通过使催化剂与焦炭前体接触来形成焦化催化剂的能力。
通过以下附图、具体实施方式和实施例，本发明的其他目的、特征和优点将变得明显。然而，应该理解的是，附图、具体实施方式和实施例虽然指示了本发明的具体实施方式，但仅通过说明的方式给出，并不意味着限制。此外，预期根据具体实施方式，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来说将变得明显。在其他的实施方案中，来自特定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其他实施方案中的任何一个的特征相组合。在其他的实施方案中，可以将附加特征添加到本文所述的特定实施方案中。
附图的简要说明
通过下面的具体实施方式并参考附图，本发明的优点对本领域的技术人员来说可变得明显的。
图1是本发明制备烯烃和芳烃的实施例的示意图。
图2是本发明制备烯烃和芳烃的第二实施例的示意图。
图3是本发明制备烯烃和芳烃的第三实施例的示意图。
图4A是本发明制备烯烃和芳烃的第四实施例的示意图。
图4B是反应器402的顶部截面视图。
图5是本发明制备烯烃和芳烃的第五实施例的示意图。
图6是本发明制备烯烃和芳烃的第六实施例的示意图。
图7是本发明制备烯烃和芳烃的实施例的示意图，其中图1至图6的系统包含任选的第二反应器。
图8是用于塑料进料的加氢热解和高强度热解的单位焦炭的芳烃和低碳烯烃的总产率。
虽然本发明易受各种修改和替代形式的影响，但其具体实施方案在附图中以举例的方式示出。附图可以不按比例绘制。
发明详述
一项发现至少为前面提到的用FCC法制备烯烃和芳烃的一些问题提供了解决方案。解决方案可以包括在氢源存在下用流化催化剂对烃进料进行加氢热解以产生烯烃如低碳烯烃和芳烃，并随后使催化剂与焦炭前体接触以形成结焦催化剂。在本发明的背景下发现，在流化催化裂化过程中使用氢源可以减少裂化过程中催化剂上的焦炭形成，并且还可以增加低碳烯烃和芳烃的产率。该方法的热平衡可以通过使催化剂与焦炭前体接触在催化剂上形成焦炭沉积物来维持。使用流化催化剂的加氢热解方法可以在FCC装置的高反应区进行，如提升管单元的底部或下行管单元的顶部，而流化催化剂上的焦炭形成可以在FCC装置的下游低反应区进行，如提升管单元的顶部或下行管单元的底部。
本发明的这些和其他非限制性方面将在以下章节中参照附图进一步详细讨论。图中所示的单元可以包括一个或多于一个加热和/或冷却装置(例如，绝缘层、电加热器、间壁式夹套式热交换器)或可用于控制工艺的温度和压力的控制器(例如，计算机、流量阀、自动阀等)。虽然通常只显示一个单元，但应理解为一个单元中可以容纳多个单元。
参照图1，描述了根据本发明的一个实施例制备烯烃和/或芳烃的系统和方法。系统100可以包括裂化单元102。裂化单元可以包含高反应区102a和低反应区102b。低反应区102b可以设置在高反应区102a的下游。区102a和区102b可以流体连通。区之间的边界103可以是运行边界，而不是物理边界，可以根据裂化单元102中的运行条件和/或反应条件等情况改变位置。高反应区102a的平均温度可以高于低反应区102b的平均温度。含有氢源的提升流106可以在高反应区102a进料至裂化单元102。含有裂化催化剂如流化催化剂的催化剂流108可以在高反应区102a进料至裂化单元102。在一些方面，提升流106和催化剂流108可以作为单独的进料进料至裂化单元102，并可以在裂化单元102中组合，形成组合流。裂化催化剂可以在组合流中流化。催化剂在裂化单元102中与组合流的整体流动方向用虚线箭头表示。在一些方面，提升流106和催化剂流108可以组合，并作为组合流进料至裂化单元(未显示)。含有第一烃的第一烃进料流110可以在提升流106和催化剂流108下游的高反应区102a处进料到裂化单元102。含有第二烃的第二烃进料流118可以在提升流106、催化剂流108和第一烃进料流110的下游的高反应区102a处进料至裂化单元102。含有第三烃的第三烃进料流119可以在提升流106、催化剂流108、第一烃进料流110和第二烃进料流118的下游的高反应区102a处进料至裂化反应单元102。在裂化单元102中，第一烃进料流110、第二烃进料流118和/或第三烃进料流119可以与组合流中的流化裂化催化剂接触，以形成用过的催化剂和含有烯烃和/或芳烃的中间流。烯烃和/或芳烃可以通过第一烃、第二烃和/或第三烃的至少一部分的加氢热解而形成。用过的催化剂和中间流在裂化单元102中的整体流动方向用虚线箭头表示。含有焦炭前体的焦炭前体流112可以在低反应区102b进料至裂化单元102。焦炭前体、用过的催化剂和中间流可以接触，形成废结焦催化剂和其他的烯烃和/或芳烃。通过焦炭前体和用过的催化剂的接触，焦炭可以沉积在用过的催化剂上，从而由用过的催化剂形成废结焦催化剂。废结焦催化剂可以与烯烃和/或芳烃分离。含有至少一部分其他的烯烃和/或芳烃的产物流114，以及来自中间流的烯烃和/或芳烃可以从裂化单元102离开。含有废结焦催化剂的流116可以从裂化单元102流出。在一些方面，废结焦催化剂可以在脱离装置如涡壳中与烯烃和/或芳烃分离，然后在配备有蒸汽汽提线圈和挡板的汽提容器中进一步汽提废结焦催化剂中的烃，以便有效地汽提废结焦催化剂中的烃。在一些方面，可以将含有含氧物的含氧物流120进料至裂化单元102。在一些方面，含氧物流120可以通过喷嘴进料至裂化单元102。在一些方面，含氧物流120可以在提升流106、催化剂流108、第一烃进料流110和第二烃进料流118的下游和第三烃进料流的上游的区102a处进料至裂化单元102。在一些方面，含氧物流120可以在提升流106、催化剂流108、第一烃进料流110的下游和第二烃进料流118和第三烃进料流的上游的区102a处进料至裂化单元102(未显示)。在一些方面，含氧物流120可以通过区102b进料至裂化单元102(未显示)。在一些方面，多种含氧物流可以在区102a和/或区102b的多个位置进料至裂化单元102(未显示)。产物流114可以被送到分馏单元和下游分离系统，以进一步纯化烯烃和/或芳烃(未显示)。流116可以被送至再生单元(未显示)。在一些方面，裂化单元102的区102a的平均内径可以大于区102b的平均内径(未显示)。在一些方面，裂化单元102的区102b的平均内径可以大于区102a的平均内径(未显示)。
参照图2，描述了根据本发明的第二实施例制备烯烃和/或芳烃的系统和方法。系统200可以包括裂化单元202。裂化单元可以包括高反应区202a和低反应区202b。低反应区202b可以设置在高反应区202a的下游。区202a和区202b可以流体连通。区之间的边界203可以是运行边界，而不是物理边界，可以根据裂化单元202中的运行条件和/或反应条件等情况改变位置。高反应区202a的平均温度可以高于低反应区202b的平均温度。含有氢源的提升流206可以在高反应区202a进料至裂化单元202。含有裂化催化剂如流化催化剂的催化剂流208可以在高反应区202a进料至裂化单元202。在一些方面，提升流206和催化剂流208可以作为单独的进料进料至裂化单元202，并可以在裂化单元202中组合，形成组合流。裂化催化剂可以在组合流中流化。催化剂在裂化单元202中与组合流的整体流动方向用虚线箭头表示。含有第一烃的第一烃进料流210可以在提升流206和催化剂流208下游的高反应区202a处进料到裂化单元202。含有第二烃的第二烃进料流218可以在提升流206、催化剂流208和第一烃进料流210的下游的高反应区202a处进料至裂化单元202。含有第三烃的第三烃进料流219可以在提升流206、催化剂流208、第一烃进料流210和第二烃进料流218的下游的高反应区202a处进料至裂化反应单元202。在裂化单元202中，第一烃进料流210、第二烃进料流218和/或第三烃进料流219可以与组合流中的流化催化剂接触，以形成用过的催化剂和含有烯烃和/或芳烃的中间流。烯烃和/或芳烃可以通过第一烃、第二烃和/或第三烃的至少一部分的加氢热解而形成。用过的催化剂和中间流在裂化单元202中的整体流动方向用虚线箭头表示。含有焦炭前体的焦炭前体流212可以在低反应区202b进料至裂化单元202。焦炭前体、用过的催化剂和中间流可以接触，形成废结焦催化剂和其他的烯烃和/或芳烃。通过焦炭前体和用过的催化剂的接触，焦炭可以沉积在用过的催化剂上，从而由用过的催化剂形成废结焦催化剂。废结焦催化剂可以与烯烃和/或芳烃分离。含有至少一部分其他的烯烃和/或芳烃的产物流214，以及来自中间流的烯烃和/或芳烃可以从裂化单元202离开。含有废结焦催化剂的流216可以从裂化单元202流出。在一些方面，废结焦催化剂可以在脱离装置如涡壳中与烯烃和/或芳烃分离，然后在配备有蒸汽汽提线圈和挡板的汽提容器中进一步汽提废结焦催化剂中的烃，以便有效地汽提废结焦催化剂中的烃。在一些方面，含氧物流220a/b/c/d可以进料至裂化单元202。在一些方面，含氧物流220a/b/c/d可以分别通过喷嘴231a/b/c/d进料至裂化单元202。含氧物流可以含有含氧物。含氧物流220a可以进料至第一烃流210的下游和第二烃流218的上游的区202a。含氧物流220b可以进料至第二烃流218的下游和第三烃流219的上游的区202a。含氧物流220c可以进料至第三烃流219的下游的区202a。含氧物流220d可以进料至焦炭前体流212的下游的区202b。在一些方面，多种含氧物流可以在区202a和/或区202b的多个位置进料至裂化单元202。产物流214可以被送到分馏单元和下游分离系统，以进一步纯化烯烃和/或芳烃(未显示)。流216可以被送至再生单元(未显示)。裂化单元202的区202a的平均内径可以大于区202b的平均内径。在类似的工艺条件下，与在上游高反应区和下游低反应区具有相似或相同平均内径的反应器中的平均烃停留时间相比，在这样的反应器例如202中的平均烃停留时间可以较低，并且通过这种反应器设计例如反应器202可以提高加氢裂化的烯烃相对于芳烃的选择性。
参照图3，描述了根据本发明的第三个实施例制备烯烃和/或芳烃的系统和方法。系统300可以包括裂化单元302。裂化单元可以包括高反应区302a和低反应区302b。低反应区302b可以设置在高反应区302a的下游。区302a和区302b可以流体连通。区之间的边界303可以是运行边界，而不是物理边界，可以根据裂化单元302中的运行条件和/或反应条件等情况改变位置。高反应区302a的平均温度可以高于低反应区302b的平均温度。含有氢源的提升流306可以在高反应区302a进料至裂化单元302。含有裂化催化剂如流化催化剂的催化剂流308可以在高反应区302a进料至裂化单元302。在一些方面，提升流306和催化剂流308可以作为单独的进料进料至裂化单元302，并可以在裂化单元302中组合，形成组合流。裂化催化剂可以在组合流中流化。催化剂在裂化单元302中与组合流的整体流动方向用虚线箭头表示。含有第一烃的第一烃进料流310可以在提升流306和催化剂流308下游的高反应区302a处进料到裂化单元302。含有第二烃的第二烃进料流318可以在提升流306、催化剂流308和第一烃进料流310的下游的高反应区302a处进料至裂化单元302。含有第三烃的第三烃进料流319可以在提升流306、催化剂流308、第一烃进料流310和第二烃进料流318的下游的高反应区302a处进料至裂化反应单元302。在裂化单元302中，第一烃进料流310、第二烃进料流318和/或第三烃进料流319可以与组合流中的流化催化剂接触，以形成用过的催化剂和含有烯烃和/或芳烃的中间流。烯烃和/或芳烃可以通过第一烃、第二烃和/或第三烃的至少一部分的加氢热解而形成。用过的催化剂和中间流在裂化单元302中的整体流动方向用虚线箭头表示。含有焦炭前体的焦炭前体流312可以在低反应区302b进料至裂化单元302。焦炭前体可以与用过的催化剂接触以形成废结焦催化剂和其他的烯烃和/或芳烃。通过焦炭前体和用过的催化剂的接触，焦炭可以沉积在用过的催化剂上，从而由用过的催化剂形成废结焦催化剂。废结焦催化剂可以与烯烃和/或芳烃分离。含有至少一部分其他的烯烃和/或芳烃的产物流314，以及来自中间流的烯烃和/或芳烃可以从裂化单元302离开。含有废结焦催化剂的流316可以从裂化单元302流出。在一些方面，废结焦催化剂可以在脱离装置如涡壳中与烯烃和/或芳烃分离，然后在配备有蒸汽汽提线圈和挡板的汽提容器中进一步汽提废结焦催化剂中的烃，以便有效地汽提废结焦催化剂中的烃。在一些方面，含氧物流320a/b/c/d可以进料至裂化单元302。在一些方面，含氧物流320a/b/c/d可以分别通过喷嘴331a/b/c/d进料至裂化单元302。含氧物流可以含有含氧物。含氧物流320a可以进料至第一烃流310的下游和第二烃流318的上游的区302a。含氧物流320b可以进料至第二烃流318的下游和第三烃流319的上游的区302a。含氧物流320c可以进料至第三烃流319的下游的区302a。含氧物流320d可以进料至焦炭前体流312的下游的区302b。在一些方面，多种含氧物流可以在区302a和/或区302b的多个位置进料至裂化单元302。产物流314可以被送到分馏单元和下游分离系统，以进一步纯化烯烃和/或芳烃(未显示)。流316可以被送至再生单元(未显示)。裂化单元302的区302b的平均内径可以大于区302a的平均内径。在类似的工艺条件下，与在上游高反应区和下游低反应区具有相似或相同平均内径的反应器中的平均内径相比，在这样的反应器例如302中的平均烃停留时间可以更长，并且通过这种反应器设计例如反应器302可以提高加氢裂化的芳烃相对于烯烃的选择性。
参照图4A和图4B，描述了根据本发明的第四个实施例制备烯烃和/或芳烃的系统和方法。系统400可以包括裂化单元402。裂化单元可以包括高反应区402a和低反应区402b。低反应区402b可以设置在高反应区402a的下游。区402a和区402b可以流体连通。区之间的边界403可以是运行边界，而不是物理边界，可以根据裂化单元402中的运行条件和/或反应条件等情况改变位置。高反应区402a的平均温度可以高于低反应区402b的平均温度。反应器402可以包括一个或多于一个沿着反应器402的长度方向的壁421设置的第一加热器。一个或多于一个第一加热器可以形成第一加热器层422。反应器402可以包括沿第一加热器层422的外表面设置的绝缘层424。反应器402还可以包括一个或多于一个沿着绝缘层424的外表面设置的第二加热器，形成第二加热器层426。反应器402可以包括沿第二加热器层426的外表面设置的第二绝缘层430。反应器402还可以包括一个或多于一个设置在壁421上的温度传感器428，其被配置为用于测量反应器的温度。图4B示出了反应器402的顶部截面图。壁421、第一加热器层422、绝缘层424和第二加热器层426以及第二绝缘层430可以围绕反应器402的孔。含有氢源的提升流406可以在高反应区402a进料至裂化单元402。含有裂化催化剂如流化催化剂的催化剂流408可以在高反应区402a进料至裂化单元402。在一些方面，提升流406和催化剂流408可以作为单独的进料进料至裂化单元402，并可以在裂化单元402中组合，形成组合流。催化剂可以在组合流中流化。催化剂在裂化单元402中与组合流的整体流动方向用虚线箭头表示。含有第一烃的第一烃进料流410可以在提升流406和催化剂流408下游的高反应区402a处进料到裂化单元402。含有第二烃的第二烃进料流418可以在提升流406、催化剂流408和第一烃进料流410的下游的高反应区402a处进料至裂化单元402。含有第三烃的第三烃进料流419可以在提升流406、催化剂流408、第一烃进料流410和第二烃进料流418的下游的高反应区402a处进料至裂化反应单元402。在裂化单元402中，第一烃进料流410、第二烃进料流418和/或第三烃进料流419可以与组合流中的流化催化剂接触，以形成用过的催化剂和含有烯烃和/或芳烃的中间流。烯烃和/或芳烃可以通过第一烃、第二烃和/或第三烃的至少一部分的加氢热解而形成。用过的催化剂和中间流在裂化单元402中的整体流动方向用虚线箭头表示。含有焦炭前体的焦炭前体流412可以在低反应区402b进料至裂化单元402。焦炭前体、用过的催化剂和中间流可以接触，形成废结焦催化剂和其他的烯烃和/或芳烃。通过焦炭前体和用过的催化剂的接触，焦炭可以沉积在用过的催化剂上，从而由用过的催化剂形成废结焦催化剂。废结焦催化剂可以与烯烃和/或芳烃分离。含有至少一部分其他的烯烃和/或芳烃的产物流414，以及来自中间流的烯烃和/或芳烃可以从裂化单元402离开。含有废结焦催化剂的流416可以从裂化单元402流出。在一些方面，废结焦催化剂可以在脱离装置如涡壳中与烯烃和/或芳烃分离，然后在配备有蒸汽汽提线圈和挡板的汽提容器中进一步汽提废结焦催化剂中的烃，以便有效地汽提废结焦催化剂中的烃。在一些方面，可以将含有含氧物的含氧物流420进料至裂化单元402。在一些方面，含氧物流420可以通过喷嘴进料至裂化单元402。在一些方面，含氧物流420可以在提升流406、催化剂流408、第一烃进料流410和第二烃进料流418的下游和第三烃进料流419的上游的区402a处进料至裂化单元402。在一些方面，含氧物流420可以在提升流406、催化剂流408、第一烃进料流410的下游和第二烃进料流418和第三烃进料流419的上游的区402a处进料至裂化单元402(未显示)。在一些方面，含氧物流420可以在区402b进料至裂化单元402。在一些方面，多种含氧物流可以在区402a和/或区402b的多个位置进料至裂化单元402(未显示)。产物流414可以被送到分馏单元，以进一步纯化烯烃和/或芳烃(未显示)。流416可以被送至再生单元(未显示)。在一些方面，裂化单元402的区402a的平均内径可以大于区402b的平均内径(未显示)。在一些方面，裂化单元402的区402b的平均内径可以大于区402a的平均内径(未显示)。
参照图5，描述了根据本发明的第五实施例制备烯烃和/或芳烃的系统和方法。系统500可以包括提升管502和再生单元530。提升管502可以包括高反应区502a和低反应区502b。低反应区502b可以设置在高反应区502a的下游,例如位于高反应区502a的上方。区502a和区502b可以流体连通。区之间的边界503可以是运行边界，而不是物理边界，可以根据提升管502中的运行条件和/或反应条件等情况改变位置。高反应区502a的平均温度可以高于低反应区502b的平均温度。含有氢源的提升流506可以从提升管的底层部分于高反应区502a处进料至提升管502。提升流506可以帮助提升管中的材料向上流动。含有裂化催化剂如流化催化剂的催化剂流508可以在高反应区502a进料至提升管502。在一些方面，提升流506和催化剂流508可以作为单独的进料进料至提升管502，并可以在提升管502中组合，形成组合流。催化剂可以在组合流中流化。在一些方面，提升流506和催化剂流508可以组合，并作为组合流进料至裂化单元(未显示)。含有第一烃的第一烃进料流510可以在提升流506和催化剂流508下游的高反应区502a处进料到提升管502。含有第二烃的第二烃进料流518可以在提升流506、催化剂流508和第一烃进料流510的下游的高反应区502a处进料至提升管502。含有第三烃的第三烃进料流519可以在提升流506、催化剂流508、第一烃进料流510和第二烃进料流518的下游的高反应区502a处进料至提升管502。在提升管502中，第一烃进料流510、第二烃进料流518和/或第三烃进料流519可以与组合流中的流化催化剂接触，以形成用过的催化剂和含有烯烃和/或芳烃的中间流。烯烃和/或芳烃可以通过第一烃、第二烃和/或第三烃的至少一部分的加氢热解而形成。含有焦炭前体的焦炭前体流512可以在低反应区502b进料至提升管502。焦炭前体、用过的催化剂和中间流可以接触，形成废结焦催化剂和其他的烯烃和/或芳烃。通过焦炭前体和用过的催化剂的接触，焦炭可以沉积在用过的催化剂上，从而由用过的催化剂形成废结焦催化剂。废结焦催化剂可以与烯烃和/或芳烃分离。含有至少一部分其他的烯烃和/或芳烃的产物流514，以及来自中间流的烯烃和/或芳烃可以从提升管的顶部离开提升管502。含有废结焦催化剂的流516可以从提升管502流出。在一些方面，废结焦催化剂可以在脱离装置如涡壳中与烯烃和/或芳烃分离，然后在配备有蒸汽汽提线圈和挡板的汽提容器中进一步汽提废结焦催化剂中的烃，以便有效地汽提废结焦催化剂中的烃。在一些方面，可以将含有含氧物的含氧物流520进料至提升管502。在一些方面，含氧物流520可以通过喷嘴进料至提升管502。在一些方面，含氧物流520可以在提升流506、催化剂流508、第一烃进料流510和第二烃进料流518的下游和第三烃进料流519的上游的区502a处进料至提升管502。在一些方面，含氧物流520可以在提升流506、催化剂流508、第一烃进料流510的下游和第二烃进料流518和第三烃进料流519的上游的区502a处进料至提升管502(未显示)。在一些方面，含氧物流520可以在区502b进料至提升管502(未显示)。在一些方面，多种含氧物流可以在区502a和/或区502b的多个位置进料至提升管(未显示)。在一些方面,提升管502可以包括系统400所描述的一个或多于一个加热器,一个或多于一个温度传感器和/或绝缘层(图4A和图4B)(未显示)。在一些方面，提升管502的区502a的平均内径可以大于区502b的平均内径(未显示)。在一些方面，提升管502的区502b的平均内径可以大于区502a的平均内径(未显示)。产物流514可以被送到分馏单元，以进一步纯化烯烃和/或芳烃(未显示)。流516可以被送至再生单元530(未显示)。含有氧气(O2)的再生流532可以进料至再生单元530。在再生单元530中，再生流532可以与废结焦催化剂接触并且可以从废结焦催化剂再生裂化催化剂。来自再生单元530的经再生的裂化催化剂可以经由流508再循环到提升管502。含有从催化剂再生过程中产生的碳氧化物的流出流534，可以从再生单元530流出。在一些方面，流出流534可以被送到CO锅炉单元(未显示)。
参照图6，描述了根据本发明的第六实施例制备烯烃和/或芳烃的系统和方法。系统600可以包括下行管602和再生单元630。下行管602可以包括高反应区602a和低反应区602b。低反应区602b可以设置在高反应区602a的下游，例如位于高反应区602a的上方。区602a和区602b可以流体连通。区之间的边界603可以是运行边界，而不是物理边界，可以根据下行管602中的运行条件和/或反应条件等情况改变位置。高反应区602a的平均温度可以高于低反应区602b的平均温度。含有氢源的提升流606可以从下行管的底层部分于高反应区602a处进料至下行管602。提升流606可以帮助下行管602中的材料向上流动。含有裂化催化剂如流化催化剂的催化剂流608可以在高反应区602a进料至下行管602。在一些方面，提升流606和催化剂流608可以作为单独的进料进料至下行管602，并可以在下行管602中组合，形成组合流。催化剂可以在组合流中流化。在一些方面，提升流606和催化剂流608可以组合，并作为组合流进料至裂化单元(未显示)。含有第一烃的第一烃进料流610可以在提升流606和催化剂流608下游的高反应区602a处进料到裂化单元602。含有第二烃的第二烃进料流618可以在提升流606、催化剂流608和第一烃进料流610的下游的高反应区602a处进料至下行管602。含有第三烃的第三烃进料流619可以在提升流606、催化剂流608、第一烃进料流610和第二烃进料流618的下游的高反应区602a处进料至下行管602。在下行管602中，第一烃进料流610、第二烃进料流618和/或第三烃进料流619可以与组合流中的流化催化剂接触，以形成用过的催化剂和含有烯烃和/或芳烃的中间流。烯烃和/或芳烃可以通过第一烃、第二烃和/或第三烃的至少一部分的加氢热解而形成。含有焦炭前体的焦炭前体流612可以在低反应区602b进料至下行管602。焦炭前体、用过的催化剂和中间流可以接触，形成废结焦催化剂和其他的烯烃和/或芳烃。通过焦炭前体和用过的催化剂的接触，焦炭可以沉积在用过的催化剂上，从而由用过的催化剂形成废结焦催化剂。废结焦催化剂可以与烯烃和/或芳烃分离。含有至少一部分其他的烯烃和/或芳烃的产物流614，以及来自中间流的烯烃和/或芳烃可以从提升管的底部离开下行管602。含有废结焦催化剂的流616可以从下行管602流出。在一些方面，废结焦催化剂可以在脱离装置中与烯烃和/或芳烃分离，随后从废结焦催化剂中进一步汽提烃。在一些方面，可以将含有含氧物的含氧物流620进料至下行管602。在一些方面，含氧物流620可以通过喷嘴进料至下行管602。在一些方面，含氧物流620可以在提升流606、催化剂流608、第一烃进料流610和第二烃进料流618和第三烃进料流619的下游的区602a处进料至下行管602。在一些方面，含氧物流620可以在提升流606、催化剂流608、第一烃进料流610的下游和第二烃进料流618和第三烃进料流619的上游的区602a处进料至下行管602(未显示)。在一些方面，含氧物流620可以在区602b进料至下行管602(未显示)。在一些方面，多种含氧物流可以在区602a和/或区602b的多个位置进料至下行管602(未显示)。在一些方面,下行管602可以包括系统400所描述的一个或多于一个加热器、一个或多于一个温度传感器和/或绝缘层(图4A和图4B)(未显示)。在一些方面，下行管602的区602a的平均内径可以大于区602b的平均内径(未显示)。在一些方面，下行管602的区602b的平均内径可以大于区602a的平均内径(未显示)。产物流614可以被送到分馏单元和下游分离系统，以进一步纯化烯烃和/或芳烃(未显示)。流616可以被送至再生单元630。含有氧气(O2)的再生流632可以进料至再生单元630。在再生单元630中，再生流632可以与废结焦催化剂接触并且可以从废结焦催化剂再生裂化催化剂。来自再生单元630的经再生的裂化催化剂可以经由流608再循环到下行管602。含有从催化剂再生过程中产生的碳氧化物的流出流634，可以从再生单元630流出。在一些方面，流出流634可以被送到CO锅炉单元(未显示)。
参照图7，在某些方面，系统100、200、300、400、500或600独立地还可以包括任选的第二反应器702。高价值化学品(例如气态烯烃、苯、甲苯、二甲苯和/或乙苯)，或至少一部分高价值化学品可以在分离器704中与产物流(分别为114、214、314、414、514或614)分离，形成高价值化学品流714和残余流706。流714可以进一步提纯，以生产纯化的乙烯、丙烯、丁烯、苯、甲苯、二甲苯和/或乙苯。残余流706可以包含可裂化的烃，并可以进料至任选的第二反应器702。含有催化剂的流708可以进料至反应器702。在一些方面，流708可以包含来自再生器的经再生的催化剂。在一些方面，再生器可以是相同的再生器(例如分别用于系统500、600的530、630)，经再生的催化剂(例如分别通过流108、208、308、408、508、608)从该再生器进料至反应器(分别为102、202、302、402、502或602)。在一些方面，流708可以包含分别来自反应器102、202、302、402、502或602的流116、216、316、416、516或616流出物的催化剂。在第二反应器702中，残余流(例如残余流中的烃)可以裂化以产生其他甲烷、气态烯烃和/或芳烃。含有其他甲烷、气态烯烃和/或芳烃的流710可以离开反应器。流710可以被进一步提纯，以产生纯化的甲烷、气态烯烃和/或芳烃。含有废催化剂的流716可以离开第二反应器702，并可以被送至再生器。在一些方面，再生器可以是相同的再生器(例如分别用于系统500或600的530、630)，经再生的催化剂(例如分别通过流108、208、308、408、508或608)从该再生器进料分别至反应器102、202、302、402、502或602。可以在第二反应器702中处理残余流706，以形成其他甲烷、气态烯烃和/或芳烃。在一些方面，残余流706(例如残余流中的烃)可以在第二反应器702中进行裂化。第二反应器702中的停留时间可以控制在0.1秒至1秒。两个反应器的配置可以提供更大的灵活性来调整裂化区的运行参数。
在高反应区102a、202a、302a、402a、502a、602a中，通过第一烃、第二烃和/或第三烃的裂化，通过第一烃、第二烃和/或第三烃与裂化催化剂在加氢热解模式下的接触，可以形成烯烃和芳烃，而用过的催化剂可以由裂化催化剂形成。高反应区的氢源可以减少裂化催化剂和/或用过的催化剂上形成的焦炭。第一烃、第二烃和/或第三烃和裂化催化剂在高反应区102a、202a、302a、402a、502a、602a的接触条件可以包括500℃至750℃或600℃至850℃或600℃至750℃或700℃至850℃或至少为以下数值的任何一个、等于以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：500℃、525℃、550℃、575℃、600℃、625℃、650℃、675℃、700℃、725℃、750℃、775℃、800℃、825℃和850℃的温度。提高高反应区102a、202a、302a、402a、502a、602a的接触温度，可以使裂化过程中的乙烯产率高于丙烯产率(例如，较高的乙烯与丙烯产物比)。在一些方面，接触条件还可以包括在反应器中(i)0.5巴至5巴或为至少为以下数值的任何一个、等于以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：0.5巴、1巴、2巴、3巴、4巴和5巴的绝对压力，和/或(ii)0.1秒至5秒或为至少为以下数值的任何一个、等于以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：0.1秒、0.3秒、0.5秒、0.7秒、0.9秒、1秒、2秒、3秒、4秒、5秒的接触时间。
在低反应区102b、202b、302b、402b、502b、602b，废结焦催化剂可以由用过的催化剂通过焦炭前体和用过的催化剂接触形成。焦炭前体可以在用过的催化剂上沉积焦炭，形成废结焦催化剂。在低反应区102b、202b、302b、402b、502b、602b中，焦炭前体和用过的催化剂的接触条件可以包括i)500℃至850℃或至少为以下数值的任何一个、等于以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：500℃、525℃、550℃、575℃、600℃、650℃、675℃、700℃、725℃、750℃、775℃、800℃、825℃和850℃的温度，ii)0.5巴至5巴或至少为以下数值的任何一个、等于以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：0.5巴、1巴、2巴、3巴、4巴和5巴的绝对压力，和/或(iii)0.1秒至5秒或为至少为以下数值的任何一个、等于以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：0.1秒、0.3秒、0.5秒、0.7秒、0.9秒、1秒、2秒、3秒、4秒、5秒的接触时间。废结焦催化剂可以包含0.1重量％至10重量％或至少为以下数值的任何一个、等于以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：0.1重量％、0.5重量％、1重量％、2重量％、3重量％、4重量％、5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％、10重量％的焦炭。高反应区102a、202a、302a、402a、502a、602a中的催化剂与进料(重量/重量)的比可以高于低反应区102b、202b、302b、402b、502b、602b中的催化剂与进料(重量/重量)比。
提升流106、206、306、406、506、606可以包含氢源。在一些方面，氢源可以是氢气(H2)气体。在一些方面，提升流106、206、306、406、506、606可以包含0.1体积％至99体积％或至少为以下数值的任何一个、等于以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：0.1体积％、0.5体积％、1体积％、2体积％、3体积％、4体积％、5体积％、6体积％、7体积％、8体积％、9体积％、10体积％、20体积％、30体积％、40体积％、50体积％、60体积％、70体积％、80体积％、90体积％、99体积％、99.5体积％和99.9体积％的氢源例如氢气(H2)气体和0.1体积％至99体积％或至少为以下数值的任何一个、等于以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：0.1体积％、0.5体积％、1体积％、2体积％、3体积％、4体积％、5体积％、6体积％、7体积％、8体积％、9体积％、10体积％、20体积％、30体积％、40体积％、50体积％、60体积％、70体积％、80体积％、90体积％、99体积％、99.5体积％和99.9体积％的蒸汽。在一些特定的方面，提升流106、206、306、406、506、606还可以包含0体积％至35体积％或至少为以下数值的任何一个、等于以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：0体积％、0.1体积％、0.5体积％、1体积％、2体积％、3体积％、4体积％、5体积％、6体积％、7体积％、8体积％、9体积％、10体积％、20体积％、30体积％和35体积％的甲烷，0体积％至25体积％或至少为以下数值的任何一个、等于以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：0体积％、0.1体积％、0.5体积％、1体积％、2体积％、3体积％、4体积％、5体积％、6体积％、7体积％、8体积％、9体积％、10体积％、20体积％和25体积％的乙烷，和0体积％至25体积％或至少为以下数值的任何一个、等于以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：0体积％、0.1体积％、0.5体积％、1体积％、2体积％、3体积％、4体积％、5体积％、6体积％、7体积％、8体积％、9体积％、10体积％、20体积％和25体积％的乙烯。提升流106、206、306、406、506、606可以有助于材料在反应器102、202、302、402、502、602中的流动，并且可以用于控制停留时间，例如在反应器102、202、302、402、502、602中的平均烃停留时间，以及用于改善催化剂与烃流的接触和混合。
催化剂流108、208、308、408、508、608可以包含流化裂化催化剂。裂化催化剂可以包括沸石催化剂、流化催化裂化(FCC)催化剂、加氢裂化催化剂、或铝硅酸盐或其任何组合。沸石催化剂的非限制性实例包括ZSM-5、ZSM-11、镁碱沸石、片沸石、沸石A、毛沸石或菱沸石，或其任何组合。在一些方面，沸石催化剂可以存在于活性或非活性基质中。FCC催化剂的非限制性实例包括X型沸石、Y型沸石和/或USY型沸石、丝光沸石、八面沸石、纳米晶体沸石、MCM介孔材料、SBA-15、硅铝磷酸盐、磷酸镓、磷酸钛、来自FCC单元的废催化剂或平衡催化剂或其任何组合。本文所述的沸石可以是负载金属的沸石。FCC催化剂可以存在于有金属负载或没有金属负载的活性或非活性基质中。加氢裂化催化剂的非限制性实例包括在载体上的金属氧化物，其中金属硫化物是活性催化剂的形式。在一些方面，载体可以是二氧化硅、氧化铝、碳、二氧化钛、氧化锆、铝硅酸盐。在一些方面，裂化催化剂可以是沸石和/或负载金属的沸石。沸石和/或负载金属的沸石可以在嵌入基质中。在一些方面，裂化催化剂可以是ZSM-5和/或负载金属的ZSM-5。
第一烃进料流110、210、310、410、510、610可以包含石脑油、凝析油例如石油凝析油、瓦斯油、C3和C4饱和气体、裂化石脑油流、含有C3和C4饱和气体的经回收的可裂化烃流和/或来自该工艺的再循环气体和低分子量液体(例如分别从114、214、314、414、514、614回收)，第一烃可以为一种或多于一种烃，所述烃包含在石脑油、凝析油例如石油凝析油、瓦斯油、裂化石脑油流、C3饱和气体、C4饱和气体和/或来自该工艺的再循环气体和低分子量液体。在一些方面，石脑油可以是直馏石脑油或经裂化的石脑油。在某些方面，第一烃进料流110、210、310、410、510、610还可以包含含氧物，如甲醇。在一些方面，第一烃进料流可以包含0体积％至20体积％或至少为以下数值的任何一个、等于以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：0体积％、0.1体积％、0.5体积％、1体积％、2体积％、3体积％、4体积％、5体积％、6体积％、7体积％、8体积％、9体积％、10体积％、15体积％和20体积％的含氧物，如甲醇。含氧物可以在反应器中裂化以产生热量并还原裂化催化剂和/或用过的催化剂中的焦炭。在一些方面，第一烃进料流110、210、310、410、510、610可以被预热到期望的温度水平，并进料至裂化单元。
第二烃进料流118、218、318、418、518、618可以包含原油；常压渣油；减压瓦斯油；来自加氢裂化器例如加氢裂化器底部的未经转化的油；蜡油；溶解或成浆在溶剂中的塑料或聚合物；聚烯烃低聚物；塑料；经部分解聚的塑料；塑料热解油；经氢化的塑料热解油；经回收的石脑油和瓦斯油流；石脑油；瓦斯油；减压瓦斯油和/或来自塑料加氢裂化的未经转化的油产品；或从工艺中回收的较重的可裂化烃液体(例如分别从114、214、314、414、514、614回收)或其任何组合，且第二烃可以为一种或多于一种烃，其包含在原油；常压渣油；减压瓦斯油；来自加氢裂化器例如加氢裂化器底部的未经转化的油；蜡油；溶解或成浆在溶剂中的塑料或聚合物；聚烯烃低聚物；塑料；经部分解聚的塑料；塑料热解油；经氢化的塑料热解油；经回收的石脑油和瓦斯油流；石脑油；瓦斯油；减压瓦斯油和/或来自塑料加氢裂化的未经转化的油产品；或从工艺中回收的较重的可裂化烃液体(例如分别从114、214、314、414、514、614回收)或其任何组合中。在某些方面，第二烃进料流118、218、318、418、518、618还可以包含含氧物，如甲醇。在一些方面，第二烃进料流118、218、318、418、518、618可以包含0体积％至20体积％或0体积％、0.1体积％、0.5体积％、1体积％、2体积％、3体积％、4体积％、5体积％、6体积％、7体积％、8体积％、9体积％、10体积％、15体积％和20体积％的含氧物，如甲醇。含氧物可以在反应器中裂化以产生热量并还原裂化催化剂和/或用过的催化剂中的焦炭。在一些方面，第二烃进料流118、218、318、418、518、618可以被预热到期望的温度水平，并进料至裂化单元。
第三烃进料流119、219、319、419、519、619可以包含原油、常压渣油、减压瓦斯油、来自加氢裂化器例如加氢裂化器底部的未经转化的油、蜡油、聚烯烃低聚物、塑料、经部分解聚的塑料、溶解或成浆在溶剂中的塑料或聚合物、塑料热解油、经氢化的塑料热解油、经回收的可裂化高碳烃流、瓦斯油、减压瓦斯油和塑料加氢裂化产生的未经转化的油产品，从工艺中回收的较重的可裂化烃液体(例如分别从114、214、314、414、514、614回收)或来从塑料裂化的产品或其任何组合，且第三烃可以为一种或多于一种烃，所述烃包含在原油、常压渣油、减压瓦斯油、来自加氢裂化器例如加氢裂化器底部的未经转化的油、蜡油、聚烯烃低聚物、塑料、经部分解聚的塑料、溶解或成浆在溶剂中的塑料或聚合物、塑料热解油、经氢化的塑料热解油、经回收的可裂化高碳烃流、瓦斯油、减压瓦斯油和塑料加氢裂化产生的未经转化的油产品、从工艺中回收的可裂化高碳烃液体(例如分别从114、214、314、414、514、614回收)或来自塑料裂化的产品或其任何组合中。在某些方面，第三烃进料流119、219、319、419、519、619还可以包含含氧物，如甲醇。在一些方面，第三烃进料流119、219、319、419、519、619可以包含0体积％至20体积％或至少为以下数值的任何一个、等于以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：0体积％、0.1体积％、0.5体积％、1体积％、2体积％、3体积％、4体积％、5体积％、6体积％、7体积％、8体积％、9体积％、10体积％、15体积％和20体积％的含氧物，如甲醇。含氧物可以在反应器中裂化以产生热量并还原裂化催化剂和/或用过的催化剂中的焦炭。在一些方面，第三烃进料流119、219、319、419、519、619可以被预热到期望的温度水平，并进料至裂化单元。
含氧物流120、220a、220b、220c、220d、320a、320b、320c、320d、420、520、620可以包含含氧物。在一些方面，含氧物可以是甲醇。含氧物可以在反应器102、202、302、402、502、602中裂化以产生热量。所产生的热量可以减少加氢热解过程中反应器102、202、302、402、502、602中的温度下降。与不引入含氧物时相比，将含氧物引入反应器102、202、302、402、502、602可导致从106、206、306、406、506、606的入口到114、214、314、414、514、614的出口的温度下降降低。减少温度下降可以增加通过在反应器102、202、302、402、502、602中裂化产生的烯烃和/或芳烃的产率。在一些方面，可以控制到反应器的含氧物流速，以控制在送入含氧物的位置处的反应器的局部温度，并用于在反应器中建立温度分布曲线。此外，当通过进料引入喷嘴与进料组合使用时，含氧物具有将进料雾化成较小液滴的有益效果，并且还导致催化剂上较低的焦炭沉积。
焦炭前体流112、212、312、412、512、612可以包含焦炭前体。在一些方面，焦炭前体可以为流体催化裂化循环油和油浆、焦化流、油浆、原油、炭黑油、裂化馏分、减压渣油或经裂化的油，例如来自生物油或燃料油的经裂化的油，或其任何组合。在一些方面，焦炭前体流112、212、312、412、512、612还可以包含蒸汽。在一些方面，焦炭前体流可以包含40体积％至100体积％或至少为以下数值的任何一个、等于以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：40体积％、50体积％、60体积％、70体积％、80体积％、90体积％和100体积％的焦炭前体和0体积％至60体积％或至少为以下数值的任何一个、等于以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：0体积％、10体积％、20体积％、30体积％、40体积％、50体积％和60体积％的蒸汽。
产物流114、214、314、414、514、614可以包含低碳烯烃和芳烃。在一些方面，低碳烯烃可以是乙烯、丙烯或丁烯或其任意组合。在一些方面，芳烃可以是苯、甲苯、二甲苯或乙苯或其任意组合。
在再生单元530、630中，再生流532、632和废结焦催化剂流516、616可以在(i)500℃至850℃或至少为以下数值的任何一个、等于以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：500℃、525℃、550℃、575℃、600℃、625℃、650℃、675℃、700℃、725℃、750℃、775℃、800℃、825℃和850℃的温度，(ii)0.5巴至5巴或至少为以下数值的任何一个、等于以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：0.5巴、1巴、2巴、3巴、4巴和5巴的绝对压力或(iii)5分钟至30分钟或至少为以下数值的任何一个、等于以下数值的任何一个、或在任意两个以下数值之间：5分钟、10分钟、15分钟、20分钟、25分钟和30分钟的接触时间，或其任意组合接触，以再生裂化催化剂。在一些方面，再生流532、632可以含有18体积％至30体积％或20体积％至25体积％的O2。再生过程可以产生热量，至少一部分热量可以提供给反应器102、202、302、402、502、602。在一些方面，再生流可以包含空气、稀释的空气和/或富氧空气。在一些方面，在再生器中，可以提供燃料气体或高碳烃燃烧的任选措施，以维持再生器的温度，支持反应器中的反应。
尽管已经详细描述了本申请的实施方案及其优点，但是应当理解，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，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。而且，本申请的范围不旨在限于说明书中描述的过程、机器、制品、物质组合物、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地理解的，可以利用与本文描述的相应实施方案执行基本相同的功能或获得基本相同的结果的当前存在的或以后要开发的过程、机器、制品、物质组合物、装置、方法或步骤。因此，旨在将这样的过程、机器、制品、物质组合物、装置、方法或步骤包括在所附权利要求的范围内。
在本发明的上下文中，描述了至少以下36个方面。方面1涉及制备较高产率烯烃和芳烃的加氢热解方法，所述方法包括：(a)使包含第一烃的第一烃进料流与裂化催化剂和氢源在足以产生用过的催化剂和包含烯烃和芳烃的中间流的条件下接触，以及(b)使用过的催化剂和中间流与焦炭前体流接触以产生废结焦催化剂和包含其他的烯烃和芳烃的产物流。方面2涉及方面1所述的加氢热解方法，其中在步骤(a)中的催化剂与进料(C/F)比大于步骤(b)中的C/F比。方面3涉及方面1或2所述的加氢热解方法，其中用过的催化剂中焦炭的重量％低于废结焦催化剂中焦炭的重量％。方面4涉及方面1至3中任一项所述的加氢热解方法，其中所述方法还包括再生废结焦催化剂。方面5涉及方面4所述的加氢热解方法，其中将经再生的催化剂循环至步骤(a)。方面6涉及方面1至5中任一项所述的加氢热解方法，其中氢源为氢气(H2)、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯或其任何组合。方面7涉及方面1至6中任一项所述的加氢热解方法，其中步骤(a)中的接触条件包括500℃至750℃的温度。方面8涉及方面1至6中任一项所述的加氢热解方法，其中步骤(a)中的接触条件包括700℃至850℃的温度。方面9涉及方面1至8中任一项所述的加氢热解方法，其中第一烃进料流包含石脑油、凝析油、瓦斯油、C3和C4饱和气体、经裂化的石脑油流、含有C3和C4饱和气体的经回收的可裂化烃流或其任何组合。方面10涉及方面1至9中任一项所述的加氢热解方法，其中焦炭前体流包含循环油、焦化流、原油、油浆、炭黑油、经裂化的馏分、经裂化的油、减压渣油或其任何组合。方面11涉及方面1至10中任一项所述的加氢热解方法，其还包括向步骤(a)提供包含第二烃的第二烃进料流，且中间流是通过使催化剂与第一烃进料流和第二烃进料流接触来产生的，其中第二烃进料流的平均分子量高于第一烃进料流的平均分子量。方面12涉及方面11所述的加氢热解方法，其中第二烃进料流包含原油、常压渣油、减压瓦斯油、来自加氢裂化器的未经转化的油、蜡油、聚烯烃低聚物、溶解或成浆在溶剂中的塑料或聚合物、塑料、经部分解聚的塑料、塑料热解油、经氢化的塑料热解油、经回收的石脑油和瓦斯油流、石脑油、瓦斯油、减压瓦斯油和来自塑料的加氢裂化的未经转化的油产品或其任意组合。方面13涉及方面11或12所述的加氢热解方法，其中第二烃进料流在使催化剂与第一烃进料流接触的下游与催化剂接触。方面14涉及方面11至13中任一项所述的加氢热解方法，其还包括向步骤(a)提供包含第三烃的第三烃进料流，并且通过使催化剂与第一烃进料流、第二烃进料流和第三烃进料流接触来产生中间流，其中第三烃进料流的平均分子量高于第二烃进料流的平均分子量。方面15涉及方面14所述的加氢热解方法，其中第三烃进料流包含原油、常压渣油、减压瓦斯油、来自加氢裂化器的未经转化的油、蜡油、聚烯烃低聚物、溶解或成浆在溶剂中的聚合物、塑料、经部分解聚的塑料、塑料热解油、经氢化的塑料热解油、经回收的可裂化高碳烃流、瓦斯油、减压瓦斯油和来自塑料的加氢裂化的未经转化的油产品，或其任意组合。方面16涉及方面14或15所述的加氢热解方法，其中第三烃进料流在使催化剂与第二烃进料流接触的下游与催化剂接触。方面17涉及方面1至16中任一项所述的加氢热解方法，其中步骤(a)和步骤(b)在反应器中进行，烃在反应器中的平均停留时间为100毫秒(ms)至2秒，优选100毫秒至1秒。方面18涉及方面17所述的加氢热解方法，其中，向步骤(a)提供氢源，所述氢源包含在提升流中，并且提升流还可以包含蒸汽。方面19涉及方面17或18中任一项所述的加氢热解方法，其还包括在反应器的一个或多于一个位置送入含氧物。方面20涉及方面19所述的加氢热解方法，其中所述方法还包括通过以下方式来控制反应器的局部温度：测量加入含氧物的一个或多于一个位置的局部温度，如果一个或多于一个位置的局部温度低于一个或多于一个位置的期望温度，则增加进入反应器的含氧物流速，或者，如果一个或多于一个位置的局部温度高于一个或多于一个位置的期望温度，则减小进入反应器的含氧物的流速。方面21涉及方面19或20中任一项所述的加氢热解方法，其中将包含在一种或多于一种含氧物流、第一烃进料流、第二烃进料流或第三烃进料流、焦炭前体流或其任意组合中的含氧物进料至反应器。方面22涉及方面19至21中任一项所述的加氢热解方法，其中含氧物为甲醇。方面23涉及方面19至22中任一项所述的加氢热解方法，其中反应器包含设置在沿反应器长度方向的反应器壁上的一个或多于一个加热器和一个或多于一个传感器，并且加氢热解过程中的反应器温度由一个或多于一个传感器、一个或多于一个加热器和/或反应器的一个或多于一个位置的含氧物流速控制，使得催化剂进入反应器的入口温度与从反应器流出的废催化剂的出口温度之差小于200℃，优选小于150℃，更优选小于100℃。方面24涉及用于制备烯烃和芳烃的系统，所述系统包含：反应器，所述反应器包含配置为包含第一反应区和第二反应区的圆柱形主体，其中第二反应区与第一反应区流体连通，第一反应区和第二反应区沿反应器长度方向设置；和设置在沿反应器长度方向的壁上的一个或多于一个第一加热器，所述反应器被配置为在第一反应区接收第一烃进料流、裂化催化剂和氢源，与第一烃进料流、裂化催化剂和氢源接触以产生用过催化剂和包含烯烃和芳烃的中间流，在第二反应区接收焦炭前体进料、用过的催化剂和中间流，并与用过催化剂、中间流和焦炭前体进料接触以产生废结焦催化剂和包含其他的烯烃和芳烃的产物流。方面25涉及方面24所述的系统，其中反应器被配置为在第一烃进料流下游的第一反应区内接收第二烃进料流，并且通过使催化剂与第一烃进料流和第二烃进料流接触以产生中间流和用过的催化剂。方面26涉及方面25所述的系统，其中反应器被配置为在第二烃进料流下游的第一反应区内接收第三烃进料流，并且通过使催化剂与第一烃进料流、第二烃进料流和第三烃进料流接触以产生中间流和用过的催化剂。方面27涉及方面24至26中任一项所述的系统，其中反应器还包含设置在由一个或多于一个第一加热器形成的第一加热器层的外表面上的绝缘层。方面28涉及方面27所述的系统，其中反应器还包含一个或多于一个设置在绝缘层外表面上的第二加热器。方面29涉及方面24至28中任一项所述的系统，其中反应器在第一反应区的平均内径大于反应器在第二反应区的平均内径。方面30涉及方面24至28中任一项所述的系统，反应器在第一反应区的平均内径小于反应器在第二反应区的平均内径。方面31涉及方面24至30中任一项所述的系统，其中反应器为提升管反应器或下行管反应器。方面32涉及方面24至31中任一项所述的系统，其还包含第二反应器，所述第二反应器被配置为处理在从产物流中回收低碳烯烃、苯、甲苯、二甲苯和乙苯后从产物流中分离出的可裂化烃。方面33涉及方面32所述的系统，其中，在第一反应器和第二反应器中的停留时间被分别配置为100毫秒至1秒。方面34涉及方面24至33中任一项所述的系统，其中反应器还包含沿反应器长度方向设置的多个喷嘴，所述喷嘴被配置为将一种或多于一种含氧物引入反应器。方面35涉及方面24至34中任一项所述的系统，其中第一反应区的喷嘴数量高于第二反应区的喷嘴数量。方面36涉及法方面24至35中任一项所述的系统，其还包含再生单元，所述再生单元被配置为接收来自反应器的废结焦催化剂和包含氧(O2)的再生流，使废结焦催化剂与氧接触以再生裂化催化剂。
实施例
本发明将通过具体实施例更详细地描述。以下实施例仅用于说明性目的，并不旨在以任何方式限制本发明。本领域技术人员将容易地认识到可以改变或修改以产生结果基本上相同的各种非关键参数。
实施例1
West Texas Blend原油沸点(370℃至415℃)馏分的加氢热解
在实验室反应器中用含有10体积％的H2和90体积％的N2的流化流对West TexasBlend原油沸点(370℃至415℃)馏分进行加氢热解。反应器是原位流化床管式反应器，其长度为783mm，内径为15mm，并被容纳在三温区的多温区管式炉中，每个区都有独立的温度控制。每个加热区的尺寸为9.3英寸(236.2mm)。放置在炉内的反应器的总加热长度为591mm。在每个区的中心测量反应器壁温度，并用于控制每个炉区的加热。反应器具有锥形底部，并且使用热电偶测量反应器床温度，热电偶容纳在热电偶套管内并放置在反应器内锥形底部的顶部。此外，在锥形底部测量反应器壁温度，以确保反应器底部是热的。将反应器底部放置在炉底区域的中间，以最大限度地减少炉端盖热损失的影响，并将反应器底壁温度保持在测得的20℃的内床温度的差异以内。所使用的催化剂是一定比例(分别为67.5重量％和37.5重量％)的FCC催化剂和ZSM-5添加剂的组合。条件和产物分布列于表1，运行#3、运行#4和运行#5中。
实施例2：
West Texas Blend原油沸点(370℃至415℃)馏分的热解-对比例
实施例2在类似于实施例1的条件下进行，不同之处在于流化流是100％N2，即流化流中没有H2。条件和产物分布列于表1(运行#1和运行#2中)。
实施例1(表1，运行#3、运行#4和运行#5)和实施例2(表1，运行#1和运行#2)的结果表明，反应环境中氢气的存在对产物分布和焦炭形成有显著影响。低碳气体烯烃增加了至少3重量％，焦炭减少了至少1重量％。这使每单位焦炭的低碳气体烯烃从9重量/重量至10重量/重量增加到14重量/重量至17重量/重量，尽管与实施例2相比，在三种情况中的两种情况下，实施例1中的平均混合温度较低。此外，高碳烃的形成也有所减少。结果表明，与实施例1一样，反应环境中氢气的存在使催化剂保持相对更高的活性，因为较少的焦炭沉积在催化剂表面上。这反过来又导致形成更多的低碳气体烯烃和更少的高碳烃。
表1：高强度热解(实施例2)和加氢热解(实施例1)的条件和产物分布。
实施例3
混合了不同量的甲醇的West Texas Blend原油沸点(370℃至415℃)馏分的加氢热解
实施例3在类似于实施例1的条件下进行，不同之处在于进料是West Texas Blend原油沸点(370℃至415℃)馏分(WTB沸点馏分，370℃至415℃)和甲醇的混合物，其重量％比分别为95/5(表2，运行6)、90/10(表2、运行7)和85/15(表2和运行8)。在表2中列出了作为运行6至运行8的条件和产物分布。尽管在这些情况下的炉设定温度与表1的第1至第5次运行相同，但当甲醇与主进料一起使用时，表2中第6次至第8次运行的平均混合温度更高。这证明了表明甲醇的裂化是放热的，并产生局部热量，导致温度升高。这种局部放热性可以有利地用于商业反应器中，以根据需要保持较高的局部温度，或者通过控制沿反应器长度方向的甲醇添加速率来施加温度分布曲线。表2中的运行9对应于纯甲醇裂化，并且可以清楚地看到，对于相同的炉设定温度，导致了更高的混合温度。混合温度是在实验室反应器中引入进料后的第1分钟的平均温度。在商业反应器中，它是相应进料引入位置附近(1m以内)的平均温度。混合甲醇后，低碳气体烯烃含量有所下降。这是由于在进料中共同送入甲醇导致的稀释作用。由于甲醇也会裂化，汽油产率增加了。此外，甲醇的共同送入减少了焦炭和高碳烃的形成。这可以很好地归因于由于较轻的含氧物而使进料更好地雾化，并导致进料和催化剂更好地接触。由于这种协同作用减少了催化剂上的焦炭，加氢热解中的催化剂除了通过流化气体中的氢气保持活性之外，甚至可以通过这种作用保持活性。
表2：在甲醇存在下进行加氢热解的条件和产物分布(实施例3)。
实施例4
塑料进料的加氢热解和高强度热解(对比)。
对塑料进料进行了加氢热解和高强度热解。对于5重量％的恒定焦炭产率，这转化为下表3中的效益比较。根据预测和实验室数据，可以推断加氢热解可以导致低碳烯烃、苯、甲苯、二甲苯和乙苯的产率增加最高5重量％。图8示出了加氢热解相对于塑料进料的高强度热解的优势。
表3：基于单位焦炭高价值化学品实验室产率的恒定焦炭产率预测加氢热解的产率效益。
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Claims (20)

1.一种制备较高产率的烯烃和芳烃的加氢热解方法，所述方法包括：
(a)使含有第一烃的第一烃进料流与裂化催化剂和氢源在足以产生用过的催化剂和含有烯烃和芳烃的中间流的条件下接触；和
(b)使用过的催化剂和中间流与焦炭前体流接触以产生废结焦催化剂和含有其他的烯烃和芳烃的产物流。
2.根据权利要求1所述的加氢热解方法，其中步骤(a)中的催化剂与进料(C/F)比大于步骤(b)中的C/F比。
3.根据权利要求1或2所述的加氢热解方法，其中用过的催化剂中焦炭的重量％低于废结焦催化剂中焦炭的重量％。
4.根据权利要求1或2所述的加氢热解方法，其中方法还包括再生废结焦催化剂。
5.根据权利要求4所述的加氢热解方法，其中将经再生的催化剂循环至步骤(a)。
6.根据权利要求1或2所述的加氢热解方法，其中氢源为氢气(H2)、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯或其任何组合。
7.根据权利要求1或2所述的加氢热解方法，其中步骤(a)中的接触条件包括500℃至750℃的温度。
8.根据权利要求1或2所述的加氢热解方法，其中步骤(a)中的接触条件包括700℃至850℃的温度。
9.根据权利要求1或2所述的加氢热解方法，其中第一烃进料流包含石脑油、凝析油、瓦斯油、C3和C4饱和气体、经裂化的石脑油流、含有C3和C4饱和气体的经回收的可裂化烃流或其任何组合。
10.根据权利要求1或2所述的加氢热解方法，其中焦炭前体流包含循环油、焦化流、原油、油浆、炭黑油、经裂化的馏分、经裂化的油、减压渣油或其任何组合。
11.根据权利要求1或2所述的加氢热解方法，其还包括向步骤(a)中提供包含第二烃的第二烃进料流，通过使催化剂与第一烃进料流和第二烃进料流接触来产生中间流，其中第二烃进料流的平均分子量高于第一烃进料流的平均分子量。
12.根据权利要求11所述的加氢热解方法，其中第二烃进料流包含原油、常压渣油、减压瓦斯油、来自加氢裂化器的未经转化的油、蜡油、聚烯烃低聚物、溶解或成浆在溶剂中的塑料或聚合物、塑料、经部分解聚的塑料、塑料热解油、经氢化的塑料热解油、经回收的石脑油和瓦斯油流、石脑油、瓦斯油、减压瓦斯油和来自塑料的加氢裂化的未经转化的油产品或其任意组合。
13.根据权利要求11或12所述的加氢热解方法，其中第二烃进料流在催化剂与第一烃进料流接触的下游与催化剂接触。
14.根据权利要求11或12所述的加氢热解方法，其还包括向步骤(a)提供包含第三烃的第三烃进料流，并且通过使催化剂与第一烃进料流、第二烃进料流和第三烃进料流接触来产生中间流，其中第三烃进料流的平均分子量高于第二烃进料流的平均分子量。
15.根据权利要求14所述的加氢热解方法，其中第三烃进料流包含原油、常压渣油、减压瓦斯油、来自加氢裂化器的未经转化的油、蜡油、聚烯烃低聚物、溶解或成浆在溶剂中的聚合物、塑料、经部分解聚的塑料、塑料热解油、经氢化的塑料热解油、经回收的可裂化高碳烃流、瓦斯油、减压瓦斯油和来自塑料的加氢裂化的未经转化的油产品或其任意组合。
16.根据权利要求14所述的加氢热解方法，其中第三烃进料流在催化剂与第二烃进料流接触的下游与催化剂接触。
17.根据权利要求1至2中任一项所述的加氢热解方法，其中步骤(a)和步骤(b)在反应器中进行并且烃在反应器中的平均停留时间为100毫秒至2秒，优选100毫秒至1秒。
18.根据权利要求17所述的加氢热解方法，其中将包含在提升流中的氢源提供给步骤(a)，并且提升流还可以包含蒸汽。
19.根据权利要求17或18所述的加氢热解方法，其还包括在反应器的一个或多于一个位置送入含氧物。
20.根据权利要求19所述的加氢热解方法，其中方法还包括通过以下方式控制送入含氧物的一个或多于一个位置处的反应器的局部温度：
测量送入含氧物的一个或多于一个位置处的局部温度；和
如果一个或多于一个位置处的局部温度低于一个或多于一个位置处的期望温度，则增加含氧物至反应器的流速，如果一个或多于一个位置处的局部温度高于一个或多于一个位置处的期望温度，则减小含氧物至反应器的流速。
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