CN1915930A - 碳四及以上烯烃催化裂解生产丙烯的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种碳四及以上烯烃催化裂解生产丙烯的方法，主要解决随着生产规模的扩大，目前薄床层的轴向固定床反应器工程放大困难的问题。本发明通过采用以含有一种或多种碳四及以上烯烃的富烯烃为原料，使烯烃原料通过径向或轴径向反应器与硅铝摩尔比SiO2/Al2O3至少为10的结晶硅铝酸盐催化剂接触生成含有丙烯的流出物的技术方案，较好地解决了薄床层的轴向固定床反应器工程放大困难的问题，可用于碳四及以上烯烃催化裂解制丙烯的工业生产中。

Description

碳四及以上烯烃催化裂解生产丙烯的方法
                               技术领域
本发明涉及一种碳四及以上烯烃催化裂解生产丙烯的方法。具体地说，涉及一种用于碳四及以上烯烃催化裂解使用气固径向和轴径向固定床反应器生产丙烯的方法。
                               背景技术
近年来随着石油化学工业的发展和规模的扩大，轴向固定床反应器的直径不断增大，反应器内流体的均布问题就成为工程开发的关键问题之一，特别是对于要求低压或负压的薄催化剂床层的反应系统，其反应器内的流体均布问题就更困难。床层内的流体分布直接影响床层中的传热传质以及化学反应等过程，影响催化剂及反应器的利用效率，影响催化剂的选择性和转化率。因此，固定床反应器内的流体均布技术越来越为人们所重视。现在出现的流体分布结构可分为两大类：一类是增加流体流动阻力，如在催化剂床层前设置填料层或一块开孔率较小的多孔板。此种方法的实质是使气体由进口管道进入反应器时，形成的射流撞击在填料层或多孔板上，造成径向压力梯度，迫使气流改变流向，分散至整个反应器截面。由于气流中有相当一部分能量耗散在与均布作用无关的摩擦及旋涡损失中，效率较低；并且不适用于薄床层反应器。另一类是在固定床反应器的流体进口处设置流体分布器，如CN2075277U、US4938422、US368597，其优点是即能使流体较均匀地分布于反应器截面上，又不导致过大的能量损耗。但对大直径薄床层反应器，其反应器进口处设置的流体分布器要求比较高，分布器结构比较复杂。
径向固定床反应器中，流体沿半径或直径方向流过催化剂床层，因此径向反应器具有流体流通面积大，催化剂床层压降小，可以使用小颗粒催化剂等优点，可较好地解决装置规模扩大带来的薄床层轴向反应器过程放大的困难。
                               发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中随着轴向固定床反应器直径的扩大，薄床层的反应器流体分布器要求比较高，分布器结构比较复杂，工程放大困难，影响反应器利用率及催化剂选择性和转化率及床层压降的技术问题，提供一种新的碳四及以上烯烃催化裂解生产丙烯的方法。该方法采用气固径向或轴径向固定床反应器，该反应器具有流体在反应器轴向上分布均匀，流动面积大，使催化剂能发挥出其良好选择性和转化率以及床层压降小的优点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种碳四及以上烯烃催化裂解生产丙烯的方法，以含有一种或多种碳四及以上烯烃的富烯烃为原料，使烯烃原料与反应器中硅铝摩尔比SiO2/Al2O3至少为10的结晶硅铝酸盐催化剂接触生成含有丙烯的流出物，其中所用的反应器为径向反应器或轴径向反应器。
上述技术方案中，一种或多种碳四或以上烯烃的富烯烃混合物原料来自炼厂催化裂解装置、乙烯厂中蒸汽裂解装置的碳四及其以上馏分或a-烯烃联产、MTO(甲醇制烯烃)及MTP(甲醇制丙烯)等副产的碳四及其以上的富烯烃馏分；富烯烃混合物优选方案为C4～C12的直链烯烃；采用径向反应器，径向反应器优选方案包括反应器壳体3、进料管1、气体分布器2、内分布筒4、外分布筒5、内分布筒4和外分布筒5形成的一个催化剂筐7和出口管8；采用轴径向反应器，轴径向反应器优选方案包括反应器壳体3、进料管1、气体分布器2、内分布筒4、外分布筒5、内分布筒4和外分布筒5形成的一个催化剂筐、催化剂筐中分成的轴向段9和径向段10和出口管8，其中轴向段9在催化剂筐上段，径向段10在催化剂筐下段；内分布筒4和外分布筒5在催化剂筐相应部分开有小孔，开孔率为10～50％；径向反应器或轴径向反应器更优选方案为内分布简4和外分布筒5在催化剂筐相应部分开有小孔，开孔率分2～10挡，开孔率为20～45％。采用轴径向反应器的优选方案为催化剂筐轴向段高度为40～1500毫米；催化剂筐轴向段9顶部采用无盖或带筛孔的封盖。采用径向反应器或轴径向反应器优选方案为反应器内分布筒内设置导流锥6。
碳四及以上烯烃催化裂解生产丙烯方法中的气固径向绝热固定床反应器是由反应器壳体、进料管、气体分布器、内分布筒、外分布筒、内分布筒和外分布筒形成一个催化剂床筐、出口管等构成，见附图1。
针对碳四及以上烯烃催化裂解生产丙烯的方法，本发明提出采用气固径向绝热固定床反应器或气固轴径向绝热固定床反应器。该反应器具有较大的流通面积，较低床层压降的优点，可使用常压或负压工艺操作，在反应温度为500～600℃，重量空速为10～40小时-1，反应压力为0.02～0.6MPa条件下，可以提高目的产物丙烯的选择性和收率，取得了较好的技术效果。
                               附图说明
图1是本发明气固径向绝热固定床反应器示意图；
图2是本发明气固轴径向绝热固定床反应器示意图；
在图1中，1为进料管；2为气体分布器；3为反应器壳体；4为内分布筒；5为外分布筒；6为导流锥；7为催化剂筐；8为出口管。
在图2中，1为进料管；2为气体分布器；3为反应器壳体；4为内分布筒；5为外分布筒；6为导流锥；8为出口管；9为催化剂筐轴向段；10为催化剂筐径向段；11为轴向段顶部带筛孔的封盖。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。
                             具体实施方式
【实施例1】
20万吨/年碳四及以上烯烃催化裂解制丙烯工艺采用如图1所示气固径向绝热固定床反应器。反应器直径1000毫米，催化剂床层厚度200毫米，催化剂床层高5400毫米，内外分布筒开孔率为30～45％，常压，反应温度500℃，空速12小时-1，采用硅铝摩尔比(SiO2/Al2O3)为200的ZSM-5型分子筛催化剂，反应原料为乙烯厂醚化碳四，反应产物组成见表1，丙烯收率为26.04％，乙烯收率7.40％，转化率70.23％。
【实施例2】
20万吨/年碳四及以上烯烃催化裂解制丙烯工艺采用如图2所示气固轴径向绝热固定床反应器。反应器直径1000毫米，催化剂床层厚度200毫米，催化剂床层高5500毫米，其中轴向段550毫米，轴向段顶部无盖，内外分布筒开孔率为30～45％，反应温度500℃，空速12小时-1，压力0.064MPa(绝压)，采用硅铝摩尔比(SiO2/Al2O3)为200的ZSM-5型分子筛催化剂，反应原料为乙烯厂醚化碳四，反应产物组成见表1，丙烯收率为29.5％，乙烯收率7.05％，转化率67.24％。
【实施例3】
20万吨/年碳四及以上烯烃催化裂解制丙烯工艺采用如图2所示气固轴径向绝热固定床反应器。反应器直径1000毫米，催化剂床层厚度200毫米，催化剂床层高5500毫米，其中轴向段500毫米，轴向段顶部采用带筛孔的封盖，开孔率为48％，内外分布筒开孔率为30～45％，常压，反应温度500℃，空速14.4小时-1，采用硅铝摩尔比(SiO2/Al2O3)为200的ZSM-5型分子筛催化剂，反应原料为乙烯厂醚化碳四，反应产物组成见表1，丙烯收率为26.39％，乙烯收率7.03％，转化率67.59％。
【比较例1～3】
20万吨/年碳四及以上烯烃催化裂解制丙烯工艺采用轴向绝热固定床反应器，反应器直径D＝1400毫米，切线高度4600毫米，催化剂床层高度H＝2000毫米，压力0.4MPa(绝压)，其它条件与实施例1相同，反应产物组成见表1，丙烯收率为21.92％，乙烯收率6.48％，转化率73.94％。
                       表1  反应产物组成
                  产品组成(重量％)
  实施例1    实施例2    实施例3    比较例1～3
压力   MPa(绝压)    MPa(绝压)   MPa(绝压)    MPa(绝压)
  常压     0.064     常压     0.4
氢气   0.12     0.08     0.10     0.10
甲烷   0.24     0.16     0.21     0.21
乙烷   0.38     0.17     0.32     0.33
乙烯   7.40     7.05     7.03     6.48
丙烷   6.49     3.26     5.64     7.70
丙烯   26.04     29.50     26.39     21.92
异丁烷   7.13     4.86     6.38     7.12
正丁烷   4.73     3.47     4.28     7.64
反-2-丁烯   7.35     7.83     7.91     6.43
丁烯-1   5.13     5.17     5.52     4.49
异丁烯   12.37     13.73     12.92     10.83
顺-2-丁烯   4.92     6.03     6.05     4.31
戊烷   1.13     0.13     0.17     2.69
异戊烷   2.55     1.63     2.23     3.11
正戊烷   1.13     0.36     1.01     0.97
戊烯   11.32     14.61     12.20     12.54
碳六以上   1.57     1.96     1.64     3.13
转化率   70.23     67.24     67.59     73.94

Claims (9)

1、一种碳四及以上烯烃催化裂解生产丙烯的方法，以含有一种或多种碳四及以上烯烃的富烯烃为原料，使烯烃原料与反应器中硅铝摩尔比SiO2/Al2O3至少为10的结晶硅铝酸盐催化剂接触生成含有丙烯的流出物，其特征在于所用的反应器为径向反应器或轴径向反应器。
2、根据权利要求1所述碳四及以上烯烃催化裂解生产丙烯的方法，其特征在于一种或多种碳四或以上烯烃的富烯烃混合物原料来自炼厂催化裂解装置、乙烯厂中蒸汽裂解装置的碳四及其以上馏分或a-烯烃联产、MTO及MTP等副产的碳四及其以上的富烯烃馏分。
3、根据权利1所述碳四及以上烯烃催化裂解生产丙烯的方法，其特征在于富烯烃混合物为C4～C12的直链烯烃。
4、根据权利1所述碳四及以上烯烃催化裂解生产丙烯的方法，其特征在于采用径向反应器，径向反应器包括反应器壳体(3)、进料管(1)、气体分布器(2)、内分布筒(4)、外分布筒(5)、内分布筒(4)和外分布筒(5)形成的一个催化剂筐(7)和出口管(8)，其中内分布筒(4)和外分布筒(5)在催化剂筐相应部分开有小孔，开孔率为10～50％。
5、根据权利1所述碳四及以上烯烃催化裂解生产丙烯的方法，其特征在于采用轴径向反应器，轴径向反应器包括反应器壳体(3)、进料管(1)、气体分布器(2)、内分布筒(4)、外分布筒(5)、内分布筒(4)和外分布筒(5)形成的一个催化剂筐、催化剂筐中分成的轴向段(9)和径向段(10)和出口管(8)，其中轴向段(9)在催化剂筐上段，径向段(10)在催化剂筐下段；内分布筒(4)和外分布筒(5)在催化剂筐相应部分开有小孔，开孔率为10～50％。
6、根据权利5所述碳四及以上烯烃催化裂解生产丙烯的方法，其特征在于采用轴径向反应器的催化剂筐轴向段(9)高度为40～1500毫米。
7、根据权利5所述碳四及以上烯烃催化裂解生产丙烯的方法，其特征在于采用轴径向反应器的催化剂筐轴向段(9)顶部采用无盖或带筛孔的封盖。
8、根据权利4或5所述碳四及以上烯烃催化裂解生产丙烯的方法，其特征在于反应器内分布筒(4)内设置导流锥(6)。
9、根据权利4或5所述碳四及以上烯烃催化裂解生产丙烯的方法，其特征在于内分布筒(4)和外分布筒(5)在催化剂筐相应部分开有小孔，开孔率分2～10挡，开孔率为20～45％。
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