[发明专利]一种重油和轻烯烃组合进料制备丙烯的反应器及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备丙烯的方法，具体的说，涉及一种重油和轻烯烃组合进料催化裂解制备丙烯且兼顾柴油和高辛烷值汽油的方法。

背景技术

丙烯是重要的基本有机化工原料，其生产路线有石脑油蒸汽裂解、重油催化裂解、丙烷脱氢和乙烯与2-丁烯易位反应等。从丙烯产量的角度，石脑油蒸汽裂解贡献的丙烯量最大，其次是重油催化裂解，丙烷脱氢和乙烯与2-丁烯易位反应贡献的丙烯都很少。

石脑油蒸汽裂解生产丙烯，主要存在以下几方面的缺点：优质裂解石脑油资源短缺、能耗高、丙烯/乙烯比低和高附加值产品收率低。而重油催化裂解具有原料丰富、反应条件缓和、能耗低、丙烯收率和选择性高以及高附加值产品收率高等优点，因而近年来发展迅速。

以丙烯为主要目的产品的重油催化裂解技术有DCC-I、DCC-II、Petroriser和Milos等。中国石油大学(华东)开发的TMP技术，不仅可以以渣油为原料，高收率、高选择性地生产丙烯，而且还可以兼顾柴油和高辛烷值汽油的生产。TMP技术的核心技术思想是轻重原料组合进料，利用重质进料(如常渣、回炼油等)及时终止C4烯烃和轻汽油中烯烃(主要是C5、C6烯烃)的反应，而重质进料可以继续反应，从而保证高的丙烯收率和选择性的同时，兼顾轻质油品的生产。

C4烯烃和轻汽油中的烯烃要高选择性地转化成丙烯，除了需要在高HZSM-5含量的催化剂上反应外，要求反应必须在高温、超短反应时间(约10^-2s)条件下进行，并且要保证以分子形式分散的反应物分子能够与催化剂充分接触。

高温容易实现，只需让C4烯烃或轻汽油先与从再生器过来的催化剂接触即可。高的催化剂流化密度可以满足这些轻质进料对油气与催化剂充分接触的要求，高的催化剂流化密度完全可以通过调整提升管反应器内的气体的流速来实现。然而，超短反应时间在工程上的实现非常困难。TMP工业装置目前控制C4烯烃和轻汽油与催化剂单独接触反应的时间为0.3～0.5s，进一步降低反应时间，措施无非两种：缩短轻质进料单独反应部分反应器高度，则空间太小无法布置相关设备，且催化剂流化极不均匀；提高气体的线速度，则会造成催化剂流化密度下降，影响油气与催化剂的接触，从而影响反应效果。

鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明的一个发明目的是提供一种提升管反应器，利用该反应器制备丙烯，且结合重油和轻烯烃组合进料的方式，提高了丙烯收率和选择性，同时兼顾柴油和高辛烷值汽油的生产。

本发明的另一发明目的是提供一种采用上述提升管反应器制备丙烯的方法，该方法降低了干气的收率，提高了丙烯的收率和选择性。

本发明提供的一种提升管反应器，该提升管反应器包括上、下两段管道，上段管道为直管，下段管道为扩径段，其外形为圆台的管道，圆台的母线与轴线的夹角为1～60°，其中圆台上底面直径大于或等于直管直径。

优选的，圆台的上底面直径等于直管直径。

优选的，圆台的母线与轴线的夹角为5～30°。

所述的外形为圆台的管道的高度为10mm～5000mm；其优选2000mm～3000mm。

所述直管的直径因装置处理量的不同而不同，只要保证其中气体的在轴向方向的线速度在3～25m/s即可，优选5～20m/s。

原料处理量、轴向方向的线速度确定的情况下，本领域技术人员可以获得所述的提升管反应器的直管的直径。

上述的提升管反应器，在扩径段底部设置带有多个喷嘴的环状进料管。

在环状进料管上的喷嘴可以均匀设置，也可以不均匀，在本发明中优选均匀设置，每隔5mm～300mm设置一个喷嘴；更优选每隔20mm～300mm设置一个喷嘴。

所述的喷嘴与上述圆台轴线的夹角为1～60°，其更优选5～30°。

轻烯烃原料通过环状进料管喷入提升反应器内。

在上述的升管反应器中，扩径段上方设置重油雾化喷嘴。重油由该喷嘴进入提升反应器内。

在2007年第37卷第10期《炼油技术和工程》的文献“变径结构提升管反应器内颗粒流动特性的研究”一文中，提到了变径结构的提升管，但是该提升管扩径以后，还有一段扩径段直管，且扩径段扩直管高度远大于扩径段，仅仅依靠降低气速来实现高催化剂流化密度，但是气速的降低又使得油气与催化剂接触时间变长，反应生成丙烯的选择性降低，即丙烯的收率不能提高。