[发明专利]由石油烃生产低碳烯烃的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种由石油饱和烃生产烯烃的方法，更具体地，本发明涉及一种以C₄-C₃₅饱和烃为原料生产低碳烯烃，尤其是乙烯、丙烯和丁烯的方法。

背景技术

众所周知，由石油烃经裂解生产低碳烯烃是一个高温强吸热过程。目前最常见的石油饱和烃生产低碳烯烃如乙烯、丙烯和丁二烯等的方法为蒸汽裂解法。世界上大约99％的乙烯和50％以上的丙烯通过该方法生产。由于蒸汽裂解方法生产目前已经在非常苛刻的条件下进行操作，例如裂解炉辐射段炉管的末期温度达到或者超过1125℃，物料在辐射段炉管中的停留时间缩短到0.2s甚至更短。在现有的技术水平下，石油饱和烃蒸汽裂解方法生产乙烯、丙烯和丁二烯等低碳烯烃的改进的可能性已经很小。鉴于这种情况，目前正在研究适用于石脑油的固定床催化裂解技术，如CN02129551、CN1380898A、CN200510028797、CN03141148。相对于蒸汽热裂解，由于催化剂的存在，不仅可以降低裂解温度，而且可以提高低碳烯烃(丙烯/乙烯)的选择性，因而受到广泛的重视。但是，固体催化剂加入反应管后所造成的外部能量供应效率的降低以及由此带来的反应温度分布不均匀的缺点，成为固定床催化裂解技术发展过程中的一个难题。

可见，由于石油烃裂解过程的高温强吸热特性，需要大量供热，以达到裂解反应需要的苛刻条件。现有工业上采用的蒸汽热裂解工艺和正在研究中的石脑油固定床催化裂解工艺过程，分别面临着通过外部间接加热方式提供超高温的巨大能量需求和传热效率低下的问题。为了继续推动石油烃转化生产低碳烯烃技术的发展，在能源日益趋紧的今天和未来，需要提供一种以石油烃为原料生产低碳烯烃，同时能耗大幅度降低的方法。

从能量供应的方式角度看，以US4812597和US4914249等专利形成的SMART苯乙烯工艺提供了有益的借鉴。该工艺采用选择性氢燃烧催化剂使部分脱氢后反应物流中的氢气在乙苯/苯乙烯等碳氢物种存在的情况下选择性燃烧，利用氢燃烧产生的能量以直接加热的方式把物流的温度提高到能够发生脱氢反应的温度(大约600℃)以再次脱氢，从而取代了传统的段间间接外加热方式。SMART苯乙烯工艺成功实施的关键是开发出了高性能的选择性氢燃烧催化剂，可以在碳氢物种存在的情况下选择性的燃烧氢气，以直接加热的方式提供能量从而改善物流高温供热过程的传热效果，提高传热效率，节约能量。由于在石油烃转化成低碳烯烃过程中会产生一定量的氢气，借鉴SMART工艺过程，如果能把这部分氢气通过与石油烃混合，在选择性氢燃烧催化剂作用下通过选择燃烧氢气方式释放其化学能，以直接加热的方式来提高石油烃原料的温度达到可以进行后续烃类转化化学反应，将是改善传热效果，提高传热效率，节约能量，改进石油烃转化制备低碳烯烃技术的有效途径之一。

从石油烃转化制备低碳烯烃方面，引起关注的是近年来迅猛发展的碳四及以上烯烃催化裂解(简称烯烃裂解)制低碳烯烃技术。包括以鲁奇公司为代表的固定床工艺(Producing Propylene from Low Valued Olefins.Hydroca rbon Eng，1999，5(4)：66～68和Increase propylene yield cost-effectively，Hydrocarbon Processing，2002，81(12)：77～80)和以KBR公司为代表的流化床工艺(Producing propylene，Hydrocarbon Engineering，2004，9(7)：69～72和Consider Improving Refining and Petrochemical Integration as a Revenue-Generating Option.Hydrocarbon Process，2001，80(11)：47～53)。基于碳四及以上烯烃催化裂解制乙烯丙烯技术迅猛发展的事实，如果能把主要组成为饱和烃类的石油烃转化成同碳数烯烃，然后再利用碳四及以上烯烃催化裂解制乙烯丙烯技术来制备乙烯丙烯等低碳烯烃，无疑将是一条新颖的由石油烃生产低碳烯烃的路线。