[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

说明书

本发明为一种石油烃通过催化裂解和脱氢的反应耦合生产低碳烯烃的方法，属于石油化工技术领域。包括，将预热后的烃原料和水蒸气，与热的含多级孔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；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0.1～0.4Mpa，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，采用本发明的方法、系统和装置可以更高效地生产经济价值高的低碳烯烃，且能耗更低、装置简单、操作更稳定方便。

技术领域

本发明属于一种石油烃生产低碳烯烃工艺的方法，更具体地说，本发明涉及一种由石油烃生产低碳烯烃时，通过催化裂解和脱氢工艺的反应耦合转化方法、装置和反应系统，属于石油化工技术领域。

背景技术

石油和化学工业是我国重要的支柱产业，低碳烯烃是石油化学工业中需求量大和用途很广的基本有机原料。据统计，2019年全球乙烯、丙烯的消费量分别为16584万吨和11000万吨，分别增长3.1％和3.5％。我国2019年乙烯、丙烯的进口依存度为51.2％和21.8％。虽然煤/甲醇、烷烃脱氢技术路线制备低碳烯烃的产量逐年增加，但跟传统的石油炼制路线相比，其经济性仍然不具优势。

近年来，低碳烯烃的其他制备技术，如甲醇制烯烃等虽然发展迅速，但石油烃蒸汽裂解和催化裂解等工艺仍是制取低碳烯烃的主要途径。除了以轻质烃类原料的蒸汽裂解工艺外，重质石油烃类原料的催化裂解(如CN111040811A)和催化热裂解工艺(如CN1296459C)在我国也得到了良好的发展。采用双提升管的催化裂解工艺(如CN102051213B)和下行式催化裂解工艺(如CN1272405C)的方法也得到了开发和应用。

现阶段我国裂解原料中轻烃占比仍远低于世界平均水平，裂解原料的轻质化是未来发展的导向之一，也是炼化一体化转型优化的重要举措。因此，发展高效的石脑油和碳四轻烃等石油烃原料的催化裂解制低碳烯烃技术路线，如中国专利CN1370216A、CN1566272A、CN1978410A、CN1393659A、CN1281722C和美国专利USP6339181等中所述，不仅能推进炼化一体化的深度和提升过程经济性，还能改善我国烯烃产能布局及对外依存度高的现状。

现有技术中往往会有大量利用组合工艺来进一步提高单一工艺效率的报道，石脑油等轻质石油烃类的催化裂解结合了低碳烷烃脱氢等高效率制烯烃工艺的组合技术，无疑也是一个可行的技术发展路线，并越来越受到重视。如美国专利USP5414181、USP5447622采用了催化裂化和烷烃脱氢相串联的工艺，利用催化裂化催化剂反应后进行烧焦再生，再生催化剂用焦炭前身物挂炭后再进行C₂～C₁₀烷烃的脱氢反应生产烯烃。

中国发明专利CN201010204387.4提供了一种提高蒸汽裂解工艺中丙烯和乙烯产量的方法，蒸汽裂解工艺由裂解炉和分离系统构成，在此基础上增加一个以催化裂化汽油为原料的催化裂解系统，该系统由催化裂化汽油催化裂解单元、混合烷烃脱氢单元、混合烯烃裂解单元以及分离单元组成。通过耦合(实际是联合)的催化裂解和催化脱氢反应将催化裂化汽油部分转化成富含有丙烯、乙烯的裂解气，目的产物的分离提纯主要由蒸汽裂解工艺中的分离系统完成。

中国发明专利CN201710939515.1、CN201710939541.4、CN201710939558.X、CN202010649493.7、CN202010649495.6、CN202010649513.0、CN202010649514.5、CN202010649518.3、CN202010649650.4等都公开了轻烃蒸汽裂解与脱丙烷工艺耦合的方法，实际是两种工艺的串联组合技术。这些组合工艺技术解决了现有技术中存在的产品结构不合理、工程投资费用高、设备占地面积大利用率低、低碳烯烃尤其是丙烯产量低的问题。实现了依托现有装置和现有设备基础上的局部扩能改造，以及降低设备投资和装置能耗、减少建设用和长周期稳定生产。