[发明专利]增产丙烯、乙烯和丁二烯的方法

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(回收)系统提高丙烯和乙烯产量的方法。

背景技术

目前，世界上乙烯、丙烯和丁二烯等低碳烯烃的主要生产方式是蒸汽裂解/热裂解，蒸汽裂解工艺由裂解炉和分离(回收)系统两部分构成。在蒸汽裂解工艺中，裂解原料和水蒸汽混合物在裂解炉中被加热到高温进行热裂解反应，生成富含乙烯、丙烯和丁二烯的裂解气，然后将此裂解气送入分离(回收)系统中以进行分离提纯，得到乙烯、丙烯和丁二烯等裂解产品。

近年来，随着国内经济的快速增长，乙烯、丙烯和丁二烯等低碳烯烃的市场需求越来越大，国内乙烯、丙烯和丁二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。综合各种报道，至2010年，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。

首先引起关注的是，在蒸汽裂解工艺过程的裂解产物中，除了主要的目的产品乙烯、丙烯、丁二烯、芳烃外，一般还含有4～10(重量)％的碳四烯烃和烷烃混合物，其中大约70(重量)％以上为丁烯。对于这部分碳四烯烃和烷烃混合物，往往作为城市民用燃料液化石油气使用，经济价值相对较低。随着国家“西气东输”工程的逐步实现，城市民用燃料液化石油气也将被价格更加便宜的天然气所取代，因此裂解产物中这部分碳四烯烃和烷烃混合物急需寻找新的、附加值更高的利用途径。针对上述情况，世界上各大石化公司纷纷投入力量来开发利用碳四及碳四以上低值烯烃烷烃生产乙烯、丙烯等低碳烯烃的工艺及催化剂，并且已经取得了比较满意的结果。由中国专利CN1915933A可知，在碳四烯烃和烷烃混合物催化裂解过程中，产物主要是氢气、甲烷、碳二、碳三、碳四，其余为C5-C12链式烷烃和烯烃及1％(重量)以下的芳烃。可见，碳四烯烃和烷烃混合物催化裂解过程的产物组成和分布与蒸汽裂解工艺中的产物组成分布基本一致，可以采用与蒸汽裂解工艺中相同的分离(回收)系统进行分离提纯得到裂解产品。而另一方面，碳四催化脱氢制丁二烯的过程已有工业应用实例。

发明内容

本发明为了缓解国内乙烯、丙烯和丁二烯等低碳烯烃市场的供需矛盾，提出了在现有蒸汽裂解装置中增加以裂解碳四馏分为原料制乙烯、丙烯和丁二烯的系统以提高乙烯、丙烯和丁二烯产量的方法。

本发明提供的方法，结合蒸汽裂解工艺过程和催化裂解过程的优势，充分挖掘现有蒸汽裂解工艺中分离(回收)系统的潜力，在现有蒸汽裂解工艺外增加一个催化裂解系统，以蒸汽裂解工艺中产生的裂解碳四馏分(经过丁二烯抽提工艺，富含碳四烯烃并含有少量碳四烷烃)为原料，通过催化裂解反应把以上这些主要为碳四烯烃和烷烃混合物料转化生成富含丙烯、乙烯的催化裂解气，然后对催化裂解气进行简单分离后，其中的碳四馏分经过碳四催化脱氢单元至少部分地转化成丁二烯，最后将催化裂解系统得到的碳三以下馏分和碳四馏分送回蒸汽裂解装置的分离(回收)系统。这样就可以通过增加一个以蒸汽裂解工艺中产生的碳四烯烃和烷烃混合物料为原料的催化裂解系统，提高蒸汽裂解工艺中乙烯、丙烯和丁二烯的产量。

具体技术方案如下：

本发明提供的增产乙烯、丙烯和丁二烯的方法，在蒸汽裂解及分离装置中，增加以乙烯厂自产的裂解碳四为原料的催化裂解系统，该系统包括裂解碳四催化裂解单元、混合烯烃和烷烃催化裂解单元和碳四催化脱氢单元，所述方法包括以下步骤：

(1)裂解碳四催化裂解：将乙烯厂经过丁二烯抽提、加氢和分离后的含有丁烷和80摩尔％～98摩尔％丁烯的碳四产物引入催化裂解系统，将所述碳四产物至少部分地转化为富含丙烯和乙烯的催化裂解气；

(2)混合烯烃和烷烃催化裂解：从步骤(1)得到的催化裂解气中分离为碳三以下馏分A1和碳四以上馏分B1，将碳四以上馏分B1送入混合烯烃和烷烃催化裂解单元，将所述碳四以上馏分B1至少部分地转化为富含丙烯和乙烯的催化裂解气；