生产烯烃和芳烃的装置及其方法转让专利
申请号 : CN201610964337.3
文献号 : CN108017496B
文献日 : 2021-03-30
发明人 : 李晓红 , 齐国祯 , 王艳学 , 王洪涛
申请人 : 中国石油化工股份有限公司 , 中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
摘要 :
权利要求 :
1.一种生产烯烃和芳烃的装置,包括提升管(1)、流化床反应器(2)、第一旋风分离器(12)、第二旋风分离器(13),第一旋风分离器(12)和第二旋风分离器(13)在流化床反应器(2)内部,提升管(1)出口与第一旋风分离器(12)入口相连,提升管(1)上开有至少一个急冷剂入口(15),急冷剂入口(15)距提升管(1)底部的高度占提升管(1)总高度的55~80%,提升管(1)下部开有轻烃原料入口(16)、水蒸气入口(18)、再生催化剂返回口(17);流化床反应器(2)上开有待生催化剂出口(19),流化床反应器(2)顶部开有产品出口(21);流化床反应器(2)底部设有含有含氧化合物的原料入口(20)。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于轻烃原料入口(16)距离提升管(1)与再生斜管(3)连接处的高度为提升管(1)总高度的1~10%。
3.一种生产烯烃和芳烃的方法,采用权利要求1~2任一项所述的生产烯烃和芳烃的装置,轻烃原料(5)从提升管(1)与再生斜管(3)连接处上方进入提升管(1),和再生催化剂(9)、水蒸气(7)接触,反应得到的富含乙烯、丙烯的产物和半待生催化剂进入第一旋风分离器(12),分离出的半待生催化剂经第一旋风分离器(12)的料腿进入流化床反应器(2)的密相段(14);含有含氧化合物的原料(6)进入流化床反应器(2)密相段(14),反应得到的富含芳烃的产物经第二旋风分离器(13)分离后,与第一旋风分离器(12)分离出的富含乙烯、丙烯的产物混合,流化床反应器(2)内的待生催化剂(10)经待生斜管(4)进入再生器再生,再生后的再生催化剂(9)至少一部分返回提升管(1);
所述急冷剂(8)为馏程低于350℃的烃类、水蒸气、氮气中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的生产烯烃和芳烃的方法,其特征在于轻烃原料(5)为馏程低于
350℃的烃类或烃类混合物,芳烃质量百分含量低于10%。
5.根据权利要求4所述的生产烯烃和芳烃的方法,其特征在于轻烃原料(5)为液化气、石脑油、轻石脑油、加氢柴油中的至少一种。
6.根据权利要求3所述的生产烯烃和芳烃的方法,其特征在于急冷剂(8)为轻烃,其中丙烷质量百分含量大于30%。
7.根据权利要求6所述的生产烯烃和芳烃的方法,其特征在于急冷剂(8)为生产烯烃和芳烃的装置和/或后续分离过程中得到。
8.根据权利要求3所述的生产烯烃和芳烃的方法,其特征在于提升管(1)内急冷剂(8)注入处下方各点温度为550~680℃,流化床反应器(2)内各点温度为450~550℃。
9.根据权利要求3所述的生产烯烃和芳烃的方法,其特征在于第一旋风分离器(12)的料腿中的催化剂平均温度为450~600℃。
10.根据权利要求3所述的生产烯烃和芳烃的方法,其特征在于再生催化剂(9)上的积炭质量含量低于0.1%。
11.根据权利要求3所述的生产烯烃和芳烃的方法,其特征在于再生后的再生催化剂(9),以重量计,50~100%返回提升管(1),0~50%返回流化床反应器(2)。
12.根据权利要求3所述的生产烯烃和芳烃的方法,其特征在于轻烃原料(5)的质量空速为1~20小时-1,水蒸气(7)和轻烃原料(5)进料质量比为0.3~3:1,轻烃原料(5)进入提升管(1)处线速度为1~8米/秒;流化床反应器(2)反应表压为0~0.4兆帕;含氧化合物的质量空速为0.3~3.5小时-1,催化剂床层密度为200~450千克/立方米。
13.根据权利要求3所述的生产烯烃和芳烃的方法,其特征在于含有含氧化合物的原料(6)和轻烃原料(5)的进料质量比为19~1.2:1。
14.根据权利要求3所述的生产烯烃和芳烃的方法,其特征在于含氧化合物为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、二甲醚、中的至少一种;含有含氧化合物的原料(6)中水的质量百分含量为0.01~30%。
15.根据权利要求3所述的生产烯烃和芳烃的方法,其特征在于第二旋风分离器(13)分离出的富含芳烃的产物与第一旋风分离器(12)分离出的富含乙烯、丙烯的产物混合后继续进入至少一级气固旋风分离器,所述气固旋风分离器位于流化床反应器(2)内部和/或外部;第一旋风分离器(12)固相总分离效率大于90%。
说明书 :
生产烯烃和芳烃的装置及其方法
技术领域
背景技术
增长。
泛应用,但仍存在不尽人意之处,尤其是反应需要高温(800~1000℃),能耗大,低附加值的
干气收率高。如果引入催化剂,采用催化裂解的方法,则可使反应温度降低50~200℃,减少
能耗和干气的生成,并提高丙烯选择性,所以目前不少研究者都致力于催化裂解制乙烯、丙
烯、芳烃的研究。另外,由于我国煤炭资源丰富,煤基含氧化合物,正逐渐成为一种重要的化
工生产原料,成为石油原料的重要补充。因此,以含氧化合物为原料制备乙烯、丙烯和芳烃
对我国而言有非常重要的战略意义,引起越来越广泛地关注。
20060287561A1、20070010699A1、20070082809A1、20070083071A1等。
201010552844.9、200910090002.3、200910089698.8,美国专利4615995、2002/0099249A1、
20150190773A1、20150191402A1、20150175498A1、20150175501A1、20150175499A1等。
201110193853.8、201110193387.3、201010199821.4、201010199843.0、201110193382.0、
201110195291.0等。这些专利均以乙烯、丙烯为生产目的,甲醇和石脑油分别接触再生催化
剂在相对独立的反应器或反应区内反应。
应。该方法由于甲醇在气相线速为4~10米/秒的提升管反应器内反应,芳烃选择性低。
结一定焦炭的催化剂和甲醇逆流接触后进入上方的第二反应区,于500~600℃条件下反
应。该方法中甲醇反应的温度为500~600℃,不利于芳烃生成,芳烃选择性低。
550~670℃。该方法中,甲醇和石脑油的反应温度相同,然而甲醇转化制乙烯、丙烯和芳烃
适宜的反应温度一般低于550℃,而石脑油催化转化的反应温度一般高于550℃,所以该方
法不利于甲醇转化。
发明内容
芳烃的方法。该方法具有原料多样,乙烯、丙烯、芳烃可灵活调变、芳烃收率高,乙烯和丙烯
和芳烃总收率高的优点。
风分离器(13)在流化床反应器(2)内部,提升管(1)出口与第一旋风分离器(12)入口相连,
提升管(1)上开有至少一个急冷剂入口(15),急冷剂入口(15)距提升管(1)底部的高度占提
升管(1)总高度的55~80%,提升管(1)下部开有轻烃原料入口(16)、水蒸汽入口(18)、再生
催化剂返回口(17);流化床反应器(2)上开有待生催化剂出口(19),流化床反应器(2)顶部
开有产品出口(21);流化床反应器(2)底部设有含有含氧化合物的原料入口(20)。
(9)、水蒸气(7)接触,反应得到的富含乙烯、丙烯的产物和半待生催化剂进入第一旋风分离
器(12),分离出的半待生催化剂经第一旋风分离器(12)的料腿进入流化床反应器(2)的密
相段(14);含有含氧化合物的原料(6)进入流化床反应器(2)密相段(14),反应得到的富含
芳烃的产物经第二旋风分离器(13)分离后,与第一旋风分离器(12)分离出的富含乙烯、丙
烯的产物混合,流化床反应器(2)内的待生催化剂(10)经待生斜管(4)进入再生器再生,再
生后的再生催化剂(9)至少一部分返回提升管(1);所述急冷剂(8)为馏程低于350℃的烃
类、水蒸汽、氮气中的至少一种。
化床反应器(2)反应表压为0~0.4兆帕;含氧化合物的质量空速为0.3~3.5小时-1,催化剂
床层密度为200~450千克/立方米。
器,所述气固旋风分离器位于流化床反应器(2)内部和/或外部;第一旋风分离器(12)固相
总分离效率大于90%。
可高选择性的生成乙烯和丙烯。含有含氧化合物的原料采用流化床反应器,450~540℃的
反应温度,较长停留时间,可高选择性的生成芳烃。通过在提升管末端注入急冷介质使催化
剂温度从580~680℃降低到450~540℃。急冷介质为反应产物经分离系统得到的馏程低于
350℃的烃类或烃类混合和/或水蒸汽和/或氮气。馏程低于350℃的烃类或烃类混合物也是
非常好的催化裂解制乙烯、丙烯的原料,可以进一步增产乙烯、丙烯,提高原料的利用率。
ZSM-5分子筛催化剂同时具有较好的催化裂解制乙烯、丙烯的性能和芳构化性能,因此制备
了一种即可用于轻烃催化裂解制乙烯、丙烯过程,也可用于含氧化合物转化制芳烃过程的
催化剂。轻烃催化裂解在高选择性得到乙烯、丙烯的同时可得到部分芳烃产物;含氧化合物
转化过程在高选择性得到芳烃的同时可得到部分乙烯、丙烯产物。由于含氧化合物转化过
程的乙烯和丙烯收率低,从经济性方面考虑,一般独立的于含氧化合物转化制芳烃过程不
进行乙烯、丙烯的分离。因此,将轻烃催化裂解和含氧化合物转化过程耦合,由于可共用分
离系统,和独立的轻烃催化裂解过程和含氧化合物转化过程相比,一方面可减少投资,另一
方面可有效提高乙烯、丙烯和芳烃的回收率。含氧化合物可在有一定焦炭含量的半待生催
化剂上发生芳构化反应,得到较高的转化率和芳烃选择性。因此,本发明中轻烃先接触高
温、活性较高的再生催化剂,反应后得到的有一定焦炭含量的半待生催化剂进入流化床反
应器,和含氧化合物原料接触继续发生芳构化反应。对于轻烃催化裂解流化床反应体系,待
生催化剂上的焦炭含量较低。而该反应过程需要550~680℃的高温,由于再生过程烧焦量
小,产生的热量不足以维持550~680℃的反应温度,需要通过喷油提供额外的热量。如果将
轻烃催化裂解和含氧化合物转化过程耦合,含氧化合物转化过程生成的焦炭可以代替喷油
提供额外的热量。分别在提升管入口线速度1~8米/秒和流化床反应器催化剂床层密度200
~450千克/立方米的范围内调节轻烃和含氧化合物原料进料量,可在保证催化剂正常流化
的条件下,较大范围的改变双烯和芳烃的比例,适应市场需求。
实施例。
附图说明
产物;12为第一旋风分离器;13为第二旋风分离器;14为流化床反应器密相段;15为急冷剂
入口;16为轻烃原料入口;17为再生催化剂入口;18为水蒸气入口;19为待生催化剂出口;20
为含有含氧化合物的原料入口;21为产品出口。
1相连的第一旋风分离器12分离,半待生催化剂进入流化床反应器2密相段14;含有含氧化
合物的原料6进入流化床反应器2密相段14反应,得到的富含芳烃的产物和待生催化剂10经
旋风分离器13分离,待生催化剂10经待生斜管4流出;提升管1上部注入至少一股急冷剂8。
具体实施方式
部且与提升管1出口相连的第一旋风分离器12,分离出的半待生催化剂经第一旋风分离器
12的料腿进入流化床反应器2的密相段14;甲醇原料6进入流化床反应器2密相段14,反应得
到的富含芳烃的产物经位于流化床反应器2内部的第二旋风分离器13分离后,与第一旋风
分离器12分离出的富含乙烯、丙烯的产物混合后继续进入位于流化床反应器2内部的一级
气固旋风分离器,流化床反应器2内的待生催化剂10经待生斜管4进入再生器再生,再生后
的再生催化剂9以重量计,50%返回提升管1,50%返回流化床反应器2;其中,提升管1上部
注入一股急冷剂8,急冷剂8注入处距提升管1底部的高度占提升管1总高度的55%;石脑油
原料5进入提升管1的位置距离提升管1与再生斜管3连接处的高度为提升管1总高度的1%;
第一旋风分离器12固相总分离效率为90%。
汽。
100%返回提升管1;提升管1上部注入两股急冷剂8,急冷剂8注入处距提升管1底部的高度
占提升管1总高度的80%。其中一股急冷剂分别为经分离工段得到的轻烃,其中丙烷质量百
分含量为30%,另一股急冷剂为氮气;轻石脑油原料5进入提升管1的位置距离提升管1与再
生斜管3连接处的高度为提升管1总高度的10%;第一旋风分离器12固相总分离效率为
95%。
含量为0.01%。二甲醚原料6和轻石脑油原料5的进料质量比为1.2:1。轻石脑油原料5的质
量空速为20小时-1,水蒸汽7和轻石脑油原料5进料质量比为3:1,轻石脑油原料5进入提升管
1处线速度为8米/秒。流化床反应器2反应表压为0.4兆帕;二甲醚原料的质量空速为3.5小
时-1,催化剂床层密度为200千克/立方米。
流化床反应器2;提升管1上部注入一股急冷剂8,急冷剂8注入处距提升管1底部的高度占提
升管1总高度的70%。急冷剂8为经分离工段得到的轻烃,其中丙烷质量百分含量为50%;轻
石脑油原料5进入提升管1的位置距离提升管1与再生斜管3连接处的高度为提升管1总高度
的5%;第一旋风分离器12固相总分离效率为99.9%。
含量为0.05%。甲醇原料6和液化气原料5的进料质量比为2.3:1。液化气原料5的质量空速
为10小时-1,水蒸汽7和液化气原料5进料质量比为1.5:1,液化气原料5进入提升管1处线速
度为3米/秒。流化床反应器2反应表压为0.2兆帕;甲醇原料的质量空速为2小时-1,催化剂床
层密度为380千克/立方米。
流化床反应器2;提升管1上部注入一股急冷剂8,急冷剂8注入处距提升管1底部的高度占提
升管1总高度的60%。急冷剂8为经分离工段得到的C3+轻烃混合物,其中丙烷质量百分含量
为80%;加氢尾油原料5进入提升管1的位置距离提升管1与再生斜管3连接处的高度为提升
管1总高度的2%;第一旋风分离器12固相总分离效率为98%。
含量为0.07%。甲醇原料6和加氢尾油原料5的进料质量比为6:1。加氢尾油原料5的质量空
速为3小时-1,水蒸汽7和加氢尾油原料5进料质量比为2:1,加氢尾油原料5进入提升管1处线
速度为4米/秒。流化床反应器2反应表压为0.1兆帕;甲醇原料的质量空速为1小时-1,催化剂
床层密度为400千克/立方米。
催化剂9以重量计,55%返回提升管1,45%返回流化床反应器2;提升管1上部注入一股急冷
剂8,急冷剂8注入处距提升管1底部的高度占提升管1总高度的75%。急冷剂8为经分离工段
得到的C5+轻烃混合物;石脑油原料5进入提升管1的位置距离提升管1与再生斜管3连接处
的高度为提升管1总高度的5%;第一旋风分离器12固相总分离效率为99.9%。
含量为0.03%。甲醇原料6和石脑油原料5的进料质量比为7.5:2.5。石脑油原料5的质量空
速为15小时-1,水蒸汽7和石脑油原料5进料质量比为2:1,石脑油原料5进入提升管1处线速
度为6米/秒。流化床反应器2反应表压为0.3兆帕;甲醇原料的质量空速为2.5小时-1,催化剂
床层密度为300千克/立方米。
1。
度占提升管1总高度的50%。反应结果见表1。
度占提升管1总高度的85%。反应结果见表1。
结果见表1。