[发明专利]原油毫秒分级气相催化裂解和加氢组合最大化制取化工原料工艺

说明书

本发明提供原油毫秒分级气相催化裂解和加氢组合最大化制取化工原料工艺。高效雾化喷嘴将预热原油喷入下行改性反应管上部，油雾与从返料器流下高温热载体发生毫秒热解并进行气固分离；结焦热载体进入改性再生反应器发生再生反应并气固分离，高温热载体返回到下行反应管顶部循环，再生气换热后输出；高温油气直接进入毫秒裂解反应器与再生的裂解催化剂发生裂解反应并气固分离；待生裂解催化剂进入裂解再生反应器发生再生反应并气固分离，高温裂解催化剂经返料控制器流入毫秒裂解反应器参与循环反应，烟气气换热后输出；裂解油气进入分馏塔分离，裂解气分离低碳烯烃、汽油馏分分离低碳芳烃、柴油馏分与回炼油和油浆加氢饱和开环后返回与原油混合作为原料。

1.技术领域

本发明提供原油毫秒分级气相催化裂解和加氢组合最大化制取化工原料工艺，属于石油加工领域。

2.背景技术

三烯“乙烯、丙烯、丁烯”和三芳“苯、甲苯、二甲苯”是非常重要的基本有机化工原料，特别是乙烯生产能力常常被视为一个国家和地区石油化工发展水平的标志。由于储能电池技术井喷式发展和号称世界上最严的机动车尾气国六排放标准实施期临近，电动汽车凭借行驶过程近零污染、节能、低使用成本和易于智能化的优势，异军突起，替代燃油汽车成为不可逆转的发展趋势，随之而来将是交通用油消费量急剧下降，石油加工企业从“燃油型”向“化工型”转型升级迫在眉睫。

目前，全世界大约95％的乙烯和66％的丙烯是采用天然气、石脑油或轻柴油等轻质原料通过管式炉蒸汽热裂解工艺生产。然而进入21世纪，随着常规原油资源日益枯竭，世界原油供应呈现出重质化、劣质化发展趋势，导致轻质裂解原料相对匮乏，而世界范围内低碳烯烃市场需求日益快速增长。为了缓解这一矛盾，拓宽低碳烯烃的生产原料，同时也为更好地利用重质原料油，开发以重油为原料，通过催化裂解工艺直接生产低碳烯烃的“化工型”技术路线成为目前国内外石油炼制业研究和关注的重点和热点，但能够工业化的成熟技术却寥寥无几。

近年来开发的重油催化裂解多产低碳烯烃技术较多，如中石化石科院开发的DCC/CPP工艺[4-5]、UOP公司开发的PetroFCC工艺、日本石油能源中心开发的HS-FCC工艺、THR工艺、德国有机化学研究所TCSC工艺、印度石油公司开发的INDMAX(UCC)工艺、Exxon mobil与Kellog公司联合开发的Maxofin工艺和中国石油学提出的两段提升管催化裂解(TMP)工艺等，受到业界的广泛关注和示范应用。与蒸汽裂解相比具有烯烃原料范围变宽、反应温度低、产品分布易于调整和能耗低等优点。但一方面这些催化裂解工艺宜采用高温、短停留时间、大剂油比、大水油比的操作方式，另一方面由于催化裂解操作过程中，原料组成和催化剂性质均是影响催化裂解产物收率和分布的重要因素。然而重油催化裂解择型催化剂的活性组分主要为ZSM-5和Y型分子筛，其孔道结构较小，较大的重油分子在传质过程中扩散受限，不易进入分子筛内部进行择形裂化，加之酸性分子筛较强的氢转移性能，烯烃的收率和选择性提高幅度受到限制；另外，聚集在分子筛表面的重油大分子在酸中心的作用下容易过度裂化，造成产品分布不良或者结焦缩合，从而堵塞催化剂孔道。目前现有的工业择型催化剂利用常压渣油、减压渣油、脱沥青油等劣质原料催化裂解制低碳烯烃，往往会带来催化剂中毒、雾化效果差、生焦量大及转化率和选择性大幅度降低等诸多问题。

在现有石油热加工过程中，烃类反应主要发生液相反应。在气相中烃类分子分裂为自由基后可以很快分散开，而在液相中的自由基却被周围分子像“笼子”一样包围起来，缩聚反应就会加剧。要使形成的自由基分散开，必须克服从“笼子”中扩散出来的额外的势垒，这就是所谓的“笼蔽效应”。相对于气相反应而言，这种“笼蔽效应”会改变液相反应的活化能和反应速度。Wu等对比了正十六烷的液相反应和气相反应过程，发现液相反应过程会降低气体产物选择性同时还会生成更多的聚合物，而气相反应过程则可增加气体产物中烯烃含量。

以原油为原料直接制取基本化工原料，将大大缩短石油炼制流程，省去常减压和焦化等工序，加工能耗大幅度降低，但如何消除原油中残炭和重金属污染的污染，最大化获取三烯和三芳将成为国内外石油化工型加工转型升级过程迫待解决的重大课题。

3.发明内容