[发明专利]一种生产低碳烯烃和轻芳烃的催化转化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产低碳烯烃和轻芳烃的催化转化方法，更具体地说，涉及一种由轻质烃油原料催化转化生产低碳烯烃和轻芳烃的方法。

背景技术

以乙烯、丙烯为代表的低碳烯烃是化学工业的最基本原料，国内外多以天然气或轻质石油馏分为原料，采用乙烯联合装置中蒸汽裂解工艺生产低碳烯烃。由生产乙烯的同时副产大量其他烯烃和芳烃等基础原料，相应乙烯生产必然与多种中间产品和最终产品的生产连在一起。除生产乙烯外，约70％的丙烯、90％的丁二烯、30％的芳烃均来自蒸汽裂解副产。虽然蒸汽裂解技术经过几十年的发展，技术不断完善，但仍具有能耗高、生产成本高、CO₂排放量大和产品结构不易调节等技术局限，传统的蒸汽裂解生产乙烯和丙烯的技术正面临严峻的考验。

轻芳烃(苯、甲苯和二甲苯，简称BTX)也是一种重要的有机化工原料，产量和规模仅次于乙烯和丙烯，其衍生物广泛用于生产化纤、塑料和橡胶等化工产品和精细化学品。轻芳烃生产主要来自于重整汽油和乙烯裂解汽油。据预测，要满足未来的需求增长，2006-2015年间，全球需要新增加大约1600万吨/年对二甲苯以及1400万吨/年的纯苯产能，预计未来仅依靠这些来源无法满足纯苯和对二甲苯的市场增长需求。采用石油烃催化裂解技术，通过工艺参数与催化剂性质的优化，可以有效提高低碳烯烃选择性，同时多产轻芳烃，该技术是当前乃至未来低碳烯烃和芳烃生产技术的研究热点。

CN98101765.7公开了一种同时制取低碳烯烃和高芳烃汽油的方法，重质石油烃和水蒸汽在提升管和密相流化床组成的复合反应器的下部与催化剂接触；轻质石油烃进入复合反应器的上部即密相流化床底部与催化剂接触。本方法的优点是使用相同的催化剂并在同一装置内进行反应，提高低碳烯烃特别是丙烯的产率，汽油中的芳烃含量增加到80重量％左右。CN200410006189.1公开了一种生产低碳烯烃和芳烃的化工型炼油方法，将原料油或部分加氢循环油与再生的催化裂解催化剂、水蒸汽在催化裂解反应器内接触反应，得到目的产物低碳烯烃和芳烃。该方法从重质原料最大限度地生产丙烯、乙烯等低碳烯烃，其中丙烯的产率超过30重量％，同时联产BTX等轻芳烃。CN200710120105.0公开了一种制取乙烯、丙烯和芳烃的催化转化方法，在不同裂化性能的烃类与原料与催化裂解催化剂接触，在流化床反应器内进行裂化反应得到目的产物低碳烯烃、芳烃和再裂化的原料，再将轻芳烃经加氢、抽提后，将可裂化原料返回提升管，该方法中乙烷、丙烷、丁烷进入蒸汽裂解进一步生产乙烯、丙烯。乙烯和丙烯产率在20重量％以上，同时联产甲苯与二甲苯等芳烃。CN200710120111.6提出将馏程为160℃-260℃的原料与催化裂解催化剂接触，在流化床反应器内进行裂化反应得到目的产物低碳烯烃和芳烃。该方法乙烯和丙烯产率和选择性大幅度增加，汽油收率和汽油中芳烃的产率均很高，副产物少。CN201010233651.7公开了一种生产丙烯和轻芳烃的催化转化方法，烃类原料与催化裂化催化剂在复合反应器中接触在催化裂化条件下反应，得到低碳烯烃、富含轻芳烃汽油等产品，进一步分离得到轻芳烃，复合反应器包括提升管反应器与流化床反应器。本发明提供的方法丙烯和轻芳烃产率高。

从上述专利申请所公开的技术可以看出，现有的烃类催化转化生产低碳烯烃和芳烃技术的开发主要集中于重质油催化裂解技术方面，由于重油烃油馏程范围较宽，烃类分子较大，产物结构纷繁复杂，非目的产物产率较高，为了满足日益增长的低碳烯烃和芳烃等化工原料的需求以及原料多样性和灵活性的需求，有必要开发一种以轻质石油烃为原料最大限度地转化为乙烯、丙烯和轻芳烃的催化转化方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的低碳烯烃和轻芳烃的生产方法主要集中于重质油催化裂化技术，并且低碳烯烃和轻芳烃的总产率相对较低的缺陷，提供一种由轻质烃油原料催化转化生产低碳烯烃和轻芳烃的方法。

为了克服上述缺陷，本发明的发明人通过研究后发现，在催化转化反应过程中引入二氧化碳，二氧化碳会与催化转化催化剂中沸石分子筛的骨架氧发生化学反应，在催化剂表面形成碳酸盐和质子，这些质子可以为催化转化反应提供活性中心，降低裂解反应活化能，从而能够提高轻质烃油原料的裂解反应速度，进而提高低碳烯烃(如乙烯和丙烯)收率，特别是丙烯收率；而且，通过将提升管反应器和流化床反应器组合使用，在流化床反应器中注入二氧化碳可以促进质子生成，提高了流化床反应器内催化剂酸中心的数量，有利于反应油气中烯烃二次反应生成丙烯和轻芳烃，从而完成了本发明。