[其他]用烃类选择生产石油化工产品如烯烃和芳烃的方法

说明书

通过热裂化反应选择生产石油化工产品的方法，该方法的步骤包括，（ａ）将甲醇送入烃的热裂化反应环境，并使甲醇和至少一种原料烃中的碳原子之比不低于０．０５，（ｂ）在６５０～１３００℃的裂化温度下热裂化至少一种原料烃，（ｃ）急冷所得到的反应产物。

本发明是关于烃类的热裂化方法，更具体地说，是关于通过烃类的热裂化选择生产石油化工产品，如烯烃和芳香烃（以下简称为BTX）的方法。

称为蒸汽裂化的管式热裂化方法已为人们所熟知，并且至今已用于将轻质气体烃，如乙烷和丙烷，以及如象石脑油和煤油液体烃，转化为烯烃。在这种方法中，是从外部通过管壁进行加热的，因而限制了传热的速度和反应的温度。这种方法所采用的一般条件是低于850℃的温度和0.1～0.5秒的停留时间。

已经提出的另一种方法是采用直径比较小的管道，以增加裂化的深度并在比较短的停留时间内完成裂化反应。但这种方法不利的因素在于，由于管道内径小，在短时间内，因其内壁上发生焦化，所以有效的内径就减小了。因此，烃类的分压就随着这种反应管道里的压力损失的增加而增加，从而使得对乙烯的选择性更差。为了避免这种不利因素，就必须缩短除焦的间隔时间，这又会带来更大的不利因素，即由于降低了裂化炉的工作效率，同时增加了伴随除焦操作的热循环量，裂化设备就容易损坏。由于对设备和反应条件有限制，因此要裂化的原料至多只能限于粗柴油（gas oils）。换句话说，这种方法不能用于裂化重质烃类，如渣油。这是因为高温和长时间的反应不可避免地要带来缩聚作用的副反应，这样就会剧烈发生焦化反应，达不到所期望的气化速率，从而降低了有用成分的产率。要注意的是，这里所说的“气化速率”一词，意思是从送入反应区的烃类中减去5个碳原子的烃（C₅hgdrocarbon）和除了BTX而外的较重质的烃所得到的量与原料烃的量之间的重量比值。

一旦选定了原料，就需要特殊的裂化条件和特种裂化设备来达到这种单一的原料和所期望的最终产品的要求。这样，困难在于，对于原料和产品的选择性差，因此其应用要受到极大的限制。例如，目前所用的典型的管式裂化器主要用于生产乙烯，因此，难于根据供求平衡人为地改变同时生产的其他基础化工产品，如四个碳原子（C₄）的组分和BTX的产率。从这里可以看出，乙烯可通过高深度裂化其他代用原料，如重质烃，来高产率地进行生产，对乙烯的选择性由石脑油得到了保证，但是，丧失掉了石脑油转化为丙烯，四个碳原子（C₄）组分，如丁二烯和BTX产品的巨大可能性。如果要增加乙烯的产量，那么丙烯和四个碳原子（C₄）组分就不可逆转地要减少。这在热裂化反应中是不可避免的。

为了缓和上述对原料和最终产品两者的限制，已提出了几种方法。

其中的一种方法是用液体烃，如原油作为燃料来产生热气，再利用这种热气使烃类在压力为5～70巴，反应温度为1315～1375℃，停留时间为3～10毫秒的条件下热裂化。在这种方法中，将稳定性气体，如CO₂或者N₂以成膜的形式从燃烧器的方向通入，以使热气进入反应区，由此，焦化被抑制了，从而使得裂化重质油，如渣油成为可能。

另一种方法的步骤包括部分燃烧氢气以得到热氢气，和在这种热氢气的环境里并在反应温度为800～1800℃，停留时间为1～10毫秒，压力为7～70巴的条件下热裂化包括重质油料的各种烃，从而得到烯烃。在氢气高度过量的环境里的热裂化保证了快速加热和在超短时间内进行裂化，并且抑制了焦化反应。此外，即使是重质油料，也能发生裂化反应。但是，这种方法的不足之处在于，氢气的再循环和分离功率以及氢的补充和预热能耗给这种方法带来了沉重的经济负担。

这些先有技术的方法需要非常苛刻的反应条件才能从重质烃高产率地生产烯烃。因此，作为最终产品而得到的烯烃主要由两个碳原子（C₂）组分，如乙烯和乙炔所组成，这样带来的问题是，难于运用这种方法来同时高产率地生产丙烯，四个碳原子（C₄）组分和BTX。