[发明专利]流化催化装置中生产轻质烯烃和液化石油气用催化剂

说明书

背景

发明领域

[0001]本发明涉及催化剂提高流化床催化裂化(FCC)工艺中产生的烯烃和液化石油气(LPG)产率的用途。

相关技术描述

[0002]关于ZSM-5基催化剂提高FCC工艺中烯烃产率的用途的讨论可参见U.S.5,997,728。以下相关技术说明是以该讨论为基础。

[0003]用于FCC工艺的催化剂是颗粒状，通常平均粒度为20-200微米，并在裂解反应器和催化剂再生器之间循环。反应器中，烃进料接触热、再生催化剂，其中再生催化剂使进料在400℃-700℃，通常500℃-约550℃蒸发和裂解。裂解反应使得含碳质烃或焦炭在催化剂上沉积，从而使之失活。将裂解产物与焦化催化剂分离。在催化剂汽提器中(通常采用蒸汽)汽提焦化催化剂的挥发物并然后使之再生。催化剂再生器用含氧气体(通常空气)燃烧催化剂中的焦炭来恢复催化剂活性并将催化剂加热到例如500℃-900℃，通常600℃-750℃。所得热、再生催化剂循环到裂解反应器以裂解更多的新鲜进料。来自再生器的烟道气可经过处理除去微粒或将CO转化，然后排放到空气中。FCC工艺及其发展已在Fluid Catalytic Cracking Report，AmosA.Avidan，Michael Edwards和Hartley Owen，the Oil&Gas Journal1990年1月8日版中描述。

[0004]现有FCC工艺的产物组成包括几个组分，其中汽油是大多数精炼商最感兴趣的。在FCC产物中还发现了轻质烯烃和液化石油气，由于这些产物变得更有价值而逐渐为精炼商所感兴趣。产生的轻质烯烃可用于多种用途，例如通过硫酸或HF烷基化升级成高质量烷基化物。LPG用于烹饪和/或加热。因此，FCC装置操作员可根据其服务的市场和FCC产物中发现的各组分的价值来改变产物含量。

[0005]丙烯是高需求的特殊轻质烯烃。它被用于许多世界最大和最快发展的合成材料和热塑性塑料。精练商越来越依赖其FCC装置来满足对丙烯的日益增长要求，由于操作者寻找机会来使利润最大化，传统FCC装置的焦点从运输燃料转移并更趋向石化原料生产。

[0006]如果精练厂不能扩大其出口装置，FCC操作者提高轻质烯烃生产的选择相当有限。已报道的选择包括：

a.采用在同一基体中的ZSM-5和大孔沸石，即整体式催化剂的FCC工艺。

b.采用添加剂ZSM-5催化剂的FCC工艺。

c.采用硼碳烷硅酮(pentasil)沸石以高裂解苛刻度从瓦斯油生产裂解气。

[0007]下面对这些方法进行更详细回顾。

含大孔沸石催化剂+ZSM-5的整体式催化剂

[0008]美国专利3,758,403公开将ZSM-5加入常规大孔沸石裂解催化剂配混物，包括在大孔沸石催化剂颗粒生产过程中加入ZSM-5从而将ZSM-5结合到催化剂颗粒中。根据′403，采用含有大量已结合到催化剂的ZSM-5添加剂的大孔沸石裂解催化剂对轻质烯烃生产仅产生中等提高。ZSM-5含量提高100％(从5％重量ZSM-5至10％重量ZSM-5)提高了丙烯产率不到20％并稍微降低了潜在汽油产率(C₅+汽油加上烷基化物)。

[0009]美国专利6,566,293公开了另一类整体式催化剂，其中磷与ZSM-5结合并在加入基体(任选在某些情况下，优选大孔沸石Y)之前经过煅烧。然后将所得含煅烧的ZSM-5/磷和基体的浆液喷雾干燥成催化剂。′293专利报道：这些催化剂在烯烃生产中非常有效，同时还保持塔底渣油裂解。同样参见“FCC Meets Future Needs”，Hydrocarbon Engineering，2003年1月。

ZSM-5添加剂

[0010]精练商也一直将含ZSM-5的催化剂作为添加剂催化剂加入其FCC装置，其中无定形载体中有10-50％重量，更通常12-25％重量ZSM-5。这种情况下，ZSM-5作为与含常规大孔沸石催化剂的颗粒分开的颗粒添加。将ZSM-5添加到FCC装置主要用于提高汽油辛烷值，但如上所述，它同样也用于提高轻质烯烃。这种添加剂具有允许其与大孔沸石裂解催化剂一起循环的物理性能。采用在独立添加剂中的ZSM-5允许精炼商保持采用现有myriad类大孔沸石裂解催化剂商品的能力。