[发明专利]提升管反应装置及烃油转化生产乙烯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括提升管的FCC装置以及烃油转化生产乙烯的方法。

背景技术

乙烯和丙烯是重要的化工原料，对其需求十分旺盛并且不断增长。目前市场95％以上的乙烯、丙烯由石脑油蒸汽裂解和重油催化制取低碳烯烃技术提供。重油催化制取低碳烯烃技术利用催化裂解技术，能耗低，原料要求低，产品分布调节灵活，在满足未来市场不断增长的需求上具有更大的发展前景。

提升管反应器具有单位容积处理量大、气固接触效率高等优点而广泛应用。提升管催化裂化反应过程中，预热后的烃油经喷嘴进入反应器后，与来自再生器的高温催化剂接触、汽化并进行反应。但由于气固并流逆重力场流动，提升管内存在较大的轴径向流动的不均匀性，气固返混大，停留时间分布不均匀等，而且由于反应过程中生成的焦炭沉积在催化剂表面及活性中心上，使催化剂的活性急剧下降。研究表明，提升管出口处的催化剂活性只有初始活性的1/3左右，反应进行1秒钟左右，催化剂的活性下降50％左右。这样，在提升管反应器的后半段催化剂的活性急剧下降，催化作用大为减弱，热裂化反应增多，产生较多干气和增加汽油烯烃含量。

催化裂化反应是一个复杂的反应体系，总体来说是一个平行连串反应过程。主要的反应有裂化、环化、异构化、芳构化、氢转移、烷基化、缩合等反应。这几种反应都是催化裂化过程中的重要反应，但它们的反应条件是矛盾的。为解决这个问题，研究者开发了许多相应技术解决，比如中止剂技术、两段提升管技术(CN1118539C)、串联提升管技术MIP(CN1237477A)、双提升管技术(CN1069054A)技术等。CN1237477A提出了将催化裂化反应器分成两个反应区的概念，并开发出了相应的提升管反应器。其主要的思想是第一反应区提升管以生成烯烃的裂化反应为主，生成富含烯烃的中间产物再进入扩径的第二反应区进行二次反应。第二反应区的反应主要包括异构化、氢转移和适度的裂化，达到降低汽油烯烃并增产低碳烯烃的目的。

另外，近年来原料逐渐变重变劣，炼厂要求提高催化剂裂化重油的能力，提高低碳烯烃特别是乙烯的产率，因此，对其配套催化剂的要求也更加苛刻。

重油催化裂解制取乙烯的过程追求的是一系列连串和平行反应中的某些中间产品，属于不可逆复杂反应网络，热反应和催化反应在反应时间和反应程度上存在竞争，最终会生成诸如焦炭、甲烷、H2等非目标产物，副反应多，失活快。与常规FCC和DCC相比，催化热裂解催化剂一次反应与二次反应类型不同，需要抑制的副反应也不同，如何控制热反应和催化反应的程度及选择性至关重要，催化剂在制备过程中应充分考虑到这两类反应的平衡。

CN1031029A公开了一种层柱粘土分子筛裂化催化剂。制备该催化剂所用的钠型层状粘土是用氯化钠水溶液与天然钙型土交换，经过滤、淋洗而制得的；或是用强酸性的苯乙烯系钠型阳离子交换树脂与天然钙型土在水中混合搅拌交换8小时，静置过夜，取上层悬浮的颗粒直径小于2微米的粘土制成的。虽然用钙型层状粘土制备该催化剂的轻油微反初活性为46％，但经800℃水蒸汽减活处理4小时后的催化裂化轻油微反活性只有28％，不能满足工业对催化剂稳定性的要求。

CN1031489A公开了一种含有层柱粘土分子筛的复合载体或催化剂的制备方法，是将该复合载体或催化剂的各组分原料：蒙托石类或规则间层矿物结构的层状粘土、沸石分子筛、耐高温氧化物、粘土按所需比例混合成型，然后与交联剂进行交联反应，并经老化、焙烧等步骤制成所需载体或催化剂。

CN1211470A指出，催化热裂解制乙烯催化剂需要增加伯正碳离子生成和直接裂化，抑制异构。该方法采用碱土金属钙、镁等改性分子筛增加择形反应性能。但催化剂活性仍偏低，生产中必须加大催化剂使用量，加大剂耗，才能保持所需催化剂的活性要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题之一是提供一种烃油转化生产乙烯的包括提升管的反应装置。本发明要解决的另外技术问题是提供一种生产乙烯的烃油转化方法，该方法用于烃油催化转化，具有较高的乙烯产率，重油裂化能力强。

本发明提供一种提升管反应装置，包括提升管，所述的提升管包括催化剂入口、预提升介质入口和油剂出口，提升管内设置有第一套管和第二套管，第二套管和第一套管高低布置，第一套管设置烃油入口以及油气出口，第二套管设置烃油入口以及油气出口，第一套管和第二套管的油气出口均与提升管连通。