[发明专利]一种石油烃生产低碳烯烃工艺的方法、装置和反应系统

权利要求书

1.一种石油烃生产低碳烯烃方法，包括，将预热后的石油烃原料和水蒸气，与热的含多级孔ZSM-5、Y沸石、纳米金属和纳米非金属活性组元构成的具有催化裂解和脱氢功能的催化剂组合物混合；从底部进入一个互为同轴的包含有中段共底双圆锥台反应器的三段式异形提升管集成反应器中，互为同轴的包括中段共底双圆锥台反应器的三段式异形提升管集成反应器中，共底双圆锥台反应器的高度与上段提升管、下段提升管反应器的高度比为1:（3～10）：（3～10）；中段共底双圆锥台反应器的共底管径与上、下段提升管径比为（1～5）:（1.1～1.5）:1；

另有一部分热的催化剂进入中段反应器与之混合；在反应温度480～670℃、压力0.1～0.4 Mpa，和剂油比6～14的条件下，进行催化裂解和脱氢的反应耦合催化转化；分离出产物后的待生催化剂进入再生器烧焦后循环使用；

所述催化剂组合物中多级孔 ZSM-5沸石：Y沸石：纳米金属活性组元：纳米非金属活性组元的质量比为100：（10～40）：（1～10）：（0.1～5）；

所述多级孔ZSM-5具有小于2纳米微孔和3～25纳米可调介孔。

2.如权利要求1所述的一种石油烃生产低碳烯烃方法，其特征在于，所述催化剂组合物选自催化裂解催化剂和脱氢催化剂的组合，或催化裂解-脱氢双功能催化剂。

3.如权利要求1所述的一种石油烃生产低碳烯烃方法，其特征在于，所述多级孔 ZSM-5选自多级孔HZSM-5沸石、纳米非金属改性的多级孔ZSM-5沸石、纳米金属改性的多级孔ZSM-5沸石中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的一种石油烃生产低碳烯烃方法，其特征在于，所述Y沸石选自稀土Y沸石、稀土氢Y沸石、稀土超稳Y沸石、超稳Y沸石、低钠高硅Y沸石中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的一种石油烃生产低碳烯烃方法，其特征在于，所述金属活性组元选自纳米铬氧化物、纳米钼氧化物、纳米稀土氧化物中的一种或多种。

6.如权利要求1所述的一种石油烃生产低碳烯烃方法，其特征在于，所述纳米非金属活性组元选自纳米磷氧化物、纳米硼氧化物中的一种或多种。

7.如权利要求1所述的一种石油烃生产低碳烯烃方法，其特征在于，所述进入中段反应器的另一部分热催化剂来自再生器，与反应器底部进入的催化剂体积流量比为1:（10～100）。

8.如权利要求1所述的一种石油烃生产低碳烯烃方法，其特征在于，从反应器底部进入的水蒸气与原料的质量比为1:（10-100）。

9.如权利要求1所述的一种石油烃生产低碳烯烃方法，其特征在于，所述石油烃原料选自碳四烃、石脑油、汽油、柴油、煤油、固体石蜡、正构烷烃混合物、加氢尾油、拔头油、重整油和重油中的一种或多种。

10.用于实施权利要求1～9中任一种石油烃生产低碳烯烃方法的转化装置，其特征在于，该装置包括三段式异形提升管集成反应器、气固分离器和再生器；三段式异形提升管集成反应器的出口连通气固分离器，气固分离器的气相出口连通后续产物分离装置，气固分离器的催化剂出口经料封和阀后连通再生器，再生器的再生催化剂出口经料封和阀后与三段式异形提升管集成反应器底部催化剂入口连通；所述的三段式异形提升管集成反应器下段设置石油烃原料和水蒸气入口。

11.实施权利要求1～9中任一种石油烃生产低碳烯烃方法的反应系统，其特征在于，包括三段式异形提升管集成反应器、气固分离器、再生器、反应物料和催化剂组合物，石油烃和水蒸气与含有多级孔ZSM- 5、Y沸石、纳米金属和非金属活性组元构成的具有催化裂解和脱氢功能的催化剂组合物在三段式异形提升管集成反应器中接触；另有一部分来自再生器的热催化剂经阀控制流量后进入中段反应器与之混合；在裂解-脱氢条件下通过反应耦合过程转化；三段式异形提升管集成反应器顶部设置气固分离设备，反应产物由气固分离设备的气相出口排出反应器，催化剂组合物由反应器的固相出口经料封和阀控制流量后进入再生器中与含氧气体反应烧焦再生后，由再生器的再生催化剂出口经料封和阀控制流量后返回下段反应器中。