[发明专利]一种增产乙烯和丙烯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种增产丙烯、乙烯的方法，更具体地说，本发明涉及一种利用现有蒸汽裂解制乙烯装置及其分离系统提高丙烯和乙烯产量的方法。

背景技术

乙烯和丙烯是重要的基本化工原料。在工业生产过程中，乙烯和丙烯主要通过蒸汽裂解(即热裂解)工艺生产。在蒸汽裂解生产装置中，轻烃、石脑油、加氢尾油、轻柴油等裂解原料与水蒸气混合后，在裂解炉中发生热裂解反应，生成氢气、甲烷、碳二、碳三、碳四、碳五、裂解汽油、裂解燃料油以及焦炭等裂解产物。裂解产物在后续的分离(回收)系统中分馏提纯，得到不同碳原子数的馏分，再从碳二、碳三馏分中分离出乙烯和丙烯产品。

近年来，随着国内经济的快速增长，乙烯、丙烯等低碳烯烃的市场需求越来越大，国内乙烯、丙烯原有生产能力不能满足迅速增长的市场需求，因此我国每年都要进口大量的乙烯、丙烯。为缓解国内丙烯、乙烯市场的供求矛盾，填补需求缺口，我国近年来连续启动了第二、三轮乙烯工业的改扩建工程，在2010年前，我国将出现十几家规模在80～120万吨乙烯/年的烯烃厂。在可预见的未来，国内丙烯、乙烯等低碳烯烃市场的供需矛盾将得到缓解。值得注意的是，这些规模在80～120万吨乙烯/年的烯烃厂所使用的裂解原料均属于传统的蒸汽裂解原料，比如石脑油、加氢尾油、轻烃等，而与之配套的原油加工能力却没有得到相应提高，可能造成传统的裂解原料短缺或者裂解原料品质下降，从而使蒸汽裂解工艺中的分离(回收)系统在实际生产中可能存在较大的操作余量。因此，如何扩大原料来源以提高蒸汽裂解工艺中丙烯、乙烯产量成为影响企业经济效益的一个重要因素。

炼油厂碳四馏分主要来自催化裂化装置(FCC)，减粘裂化、热裂化和焦化等虽然也副产碳四馏分，但是数量较少。催化裂化装置副产碳四馏分又因裂化深度和催化剂而异，通常为新鲜进料的9％～12％，其馏分组成的特点是丁烯质量分数为50％左右，几乎不含丁二烯，其余部分为碳四烷烃。我国炼厂碳四馏分的利用一般分两种，即直接工业利用和分离后化工利用。直接工业利用包括：不经加工直接送入液化石油气作为燃料使用；掺入汽油调节其蒸汽压、直接用作燃料气；以及经化学加工生成烷基化汽油、MTBE(甲基叔丁基醚)等液体燃料。其中，附加值较高利用方式是烷基化汽油和MTBE，但由于其制造和使用过程中对于环境造成的严重损害，这类利用途径已经不是未来炼厂碳四资源利用技术的发展方向。分离后化工利用是将炼厂碳四馏分进行分离、精制，然后用作生产各种化工产品的原料。由于炼厂碳四馏分中各馏分的沸点十分相近，有些馏分的相对挥发度和凝固点差别极小，采用简单蒸馏方法难以有效分离，低温结晶分离的能量消耗也极为可观，而且这两种分离方法都难以保证分离馏分的纯度，因此还要进行后续的精制处理，加工成本比较高。由此可见，针对炼油厂产生的碳四馏分，如何才能加以绿色环保且高附加值的利用，已经成为目前炼油厂迫切需要解决的问题。

催化裂解过程可以有效地将碳四烯烃转化为丙烯和乙烯，反应温度可以远低于现有的蒸汽裂解过程，并且催化裂解产物组成与蒸汽裂解产物相似，但由于受到热力学平衡的限制，碳四烯烃难以实现完全转化。碳四烷烃在上述催化裂解反应中的反应速率远低于碳四烯烃，尤其是在较低温度下，碳四烷烃反应缓慢。因此，如果将裂解碳四烷烃和烯烃混合物流送入催化裂解反应装置，则大部分碳四烷烃将进入反应生成的催化裂解气中。因此，为了更好地处理烷烃裂解，在催化裂解工艺后加上烷烃催化脱氢工艺。

在烷烃催化脱氢过程中，烷烃催化脱氢过程不仅可以使分离所得烷烃部分原料通过脱氢实现向烯烃的转化，而且可以将所获富含碳四烯烃的原料通过循环进入催化裂解系统，再次以烯烃催化裂解的方式有效地转化为丙烯和乙烯，既解决了烷烃向低碳烯烃乙烯和丙烯的转化，又可充分利用上游流程的烯烃催化裂解单元。

发明内容

本发明为了缓解国内乙烯、丙烯等低碳烯烃市场的供需矛盾，充分挖掘蒸汽裂解工艺中裂解分离的利用效率，充分利用炼厂产生的碳四烷烃和烯烃混合物料并提高其产品价值，提出了在现有蒸汽裂解工艺中增加催化裂解系统以提高丙烯和乙烯产量的方法。