CN111233607B - 一种含有石脑油的原料转化为低碳烯烃和芳烃的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种含有石脑油的原料转化为低碳烯烃和芳烃的方法，包括以下步骤：a)将含有石脑油的原料通入湍动流化床反应器中，在所述湍动流化床反应器的反应段与催化剂接触，得到产品气和待再生催化剂；所述产品气从所述湍动流化床反应器的顶部输出，经分离得到低碳烯烃和芳烃；b)所述待再生催化剂下行经所述湍动流化床反应器的汽提段，输入再生器，得到再生催化剂；c)再生催化剂返回所述湍动流化床反应器中。该方法降低石脑油催化裂解技术中热裂解反应的影响，降低产物中甲烷的收率。

Description

一种含有石脑油的原料转化为低碳烯烃和芳烃的方法
技术领域
本申请涉及一种含有石脑油的原料转化为低碳烯烃和芳烃，属于催化化工领域。
背景技术
石脑油是生产乙烯、丙烯最主要的原料之一，其高温水蒸气裂解制乙烯、丙烯等化工产品是一个巨大的石化产业。每年有数以亿吨的石脑油用于生产乙烯、丙烯，其产量占乙烯丙烯生产总量50％以上。经过多年的发展，水蒸气裂解技术已经达到很高水平，它的转化率高，经过一次反应，产物的产率就可以达到较高的水平。但是缺点同样明显，选择性差，产物中有大量的甲烷生成，反应温度高，能耗高。其发展潜力已经很小。为此，采用催化剂降低裂解温度的催化裂解技术得到了大力发展。目前石脑油催化裂解技术主要通过提升管反应器进行，提高乙烯丙烯的收率。但是提升管反应器中石脑油热裂解现象不容忽视，甲烷收率相对较高。
发明内容
根据本申请的一个方面，提供了一种含有石脑油的原料转化为低碳烯烃和芳烃的方法，该方法解决的技术问题是，降低石脑油催化裂解技术中热裂解反应的影响，降低产物中甲烷的收率。
为实现上述目的，本申请采用的技术方案如下：一种含有石脑油的原料转化为低碳烯烃和芳烃的方法，包括石脑油的原料通过湍动流化床反应器进料口进入湍动流化床反应器反应段与催化剂反应，生成的产物进入产品气出口管线，催化剂下行进入湍动流化床反应器汽提段，经过汽提后，通过待生斜管、提升管，进入再生器，经过再生催化剂通过再生器汽提段、再生斜管、提升管进入湍动流化床反应器反应段；产品气经过产品气出口管线进入分离***，得到低碳烯烃和芳烃产物。
可选地，所述的催化剂为含有石脑油催化裂解活性的微球催化剂，适用于循环流化床反应器。
可选地，所述石脑油的馏程在20～200℃之间；
可选地，所述的湍动流化床反应器条件：反应温度580～720℃，反应压力以表压计为0.01～0.3MPa，气相线速为0.5～3m/s，质量空速为0.5～2h-1。
可选地，所述的催化剂包含活性分子筛组分，分子筛包括硅铝分子筛、硅磷铝分子筛，采用公知的合成方法，如水热合成法合成；合成后的分子筛通过公知的负载方法，如浸渍法进行活性金属的负载。
可选地，所述的微球催化剂的成型通过分子筛与粘结剂混合，做成浆料，喷雾干燥成型；微球催化剂中的分子筛含量为10％-50％，微球直径粒径范围为30-300微米。
可选地，所述的微球催化剂直径粒径范围优选50-150微米。
所述含有石脑油的原料转化为低碳烯烃和芳烃的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)将含有石脑油的原料通入湍动流化床反应器中，在所述湍动流化床反应器的反应段与催化剂接触，得到产品气和待再生催化剂；所述产品气从所述湍动流化床反应器的顶部输出，经分离得到低碳烯烃和芳烃；
b)所述待再生催化剂下行经所述湍动流化床反应器的汽提段，进入再生器，得到再生催化剂；
c)再生催化剂返回所述湍动流化床反应器中。
可选地，所述低碳烯烃包括乙烯、丙烯、丁烯。
可选地，所述芳烃包括苯、甲苯、二甲苯。
可选地，所述产品气中的甲烷的质量收率低至5％。
可选地，所述含有石脑油的原料中不包括甲醇。
可选地，所述湍动流化床反应器的反应条件：反应温度580～720℃，反应压力以表压计为0.01～0.3MPa，气相线速为0.5～3m/s，石脑油的质量空速为0.5～2h-1。
可选地，所述反应温度的上限选自590℃、600℃、610℃、620℃、630℃、640℃、650℃、660℃、670℃、680℃、690℃、700℃、710℃或720℃；下限选自580℃、590℃、600℃、610℃、620℃、630℃、640℃、650℃、660℃、670℃、680℃、690℃、700℃或710℃。
可选地，所述反应压力以表压计上限选自0.02MPa、0.05MPa、0.08MPa、0.1MPa、0.15MPa、0.2MPa、0.25MPa或0.3MPa；下限选自0.01MPa、0.02MPa、0.05MPa、0.08MPa、0.1MPa、0.15MPa、0.2MPa或0.25MPa。
可选地，所述气相线速的上限选自1m/s、1.5m/s、2m/s、2.5m/s或3m/s；下限选自0.5m/s、1m/s、1.5m/s、2m/s或2.5m/s。
可选地，石脑油的质量空速的上限选自1h-1、1.5h-1或2h-1；下限选自0.5h-1、1h-1或1.5h-1。
可选地，步骤a)包括：所述产品气经过所述湍动流化床反应器的扩大段从所述湍动流化床反应器的顶部输出，经分离得到低碳烯烃和芳烃。
可选地，步骤b)包括：所述待再生催化剂下行经所述湍动流化床反应器的汽提段，通过待生斜管、提升管进入再生器，得到再生催化剂。
可选地，步骤c)包括：再生催化剂经过再生斜管、提升管从所述湍动流化床反应器的扩大段进入所述湍动流化床反应器中。
可选地，所述催化剂为含有石脑油催化裂解活性的微球催化剂；所述微球催化剂的直径为30～300μm。
可选地，所述微球催化剂的直径为50～150μm。可选地，所述催化剂为含有分子筛的微球催化剂。
可选地，所述微球催化剂中的分子筛含量为10～50wt％。
可选地，所述微球催化剂中分子筛的含量的上限选自20％、30％、40％或50％；上限选自10％、20％、30％或40％。
可选地，所述催化剂为含有ZSM-5分子筛的微球催化剂。
可选地，所述微球催化剂的成型包括：将含有分子筛和粘结剂的浆料喷雾干燥成型。
可选地，所述石脑油的馏程在20～200℃之间。
作为一种实施方式，所述包括以下步骤：
含有石脑油的原料经湍动流化床反应器进料口进入湍动流化床反应器反应段与催化剂反应，所得产品气进入产品气出口管线，进入分离***，得到低碳烯烃和芳烃；
待再生的催化剂下行进入湍动流化床反应器汽提段，经过汽提后，通过待生斜管、提升管，进入再生器，得到再生催化剂；再生催化剂通过再生器汽提段、再生斜管、提升管返回湍动流化床反应器反应段。
可选地，所述产品气中的低碳烯烃收率30～37wt％，芳烃收率26～35wt％，甲烷收率低至3wt％。
本申请能产生的有益效果包括：
1)本申请所提供的石脑油转化工艺，在湍流床反应器中，催化剂的体积含量高于提升管反应器，提高催化剂的作用，降低热裂解反应的影响；
2)本申请所提供的石脑油转化工艺，产物中低碳烯烃收率可达37％(质量)，芳烃收率可达35％(质量)，甲烷收率可低至3％。
3)本申请提供一种含有石脑油原料的转化方法，产物为低碳烯烃和芳烃。通过采用包括石脑油的原料进入湍动流化床反应器，反应产物在湍动流化床反应器顶部出口进入分离***，得到低碳烯烃和芳烃；催化剂由再生器经提升管进入湍动流化床反应器，完成催化裂解后回到再生器再生。该方法降低了石脑油催化裂解过程中热裂解反应的影响，降低了产物中甲烷的收率，提高了碳元素的利用率。
附图说明
图1为本申请所述方法采用的装置的流程示意图。
1：反应器提升管进气口，2：反应器提升管，3：湍动流化床反应器，4：湍动流化床反应器进料口，5：湍动流化床反应器汽提段进气口，6：再生器提升管进气口，7：产品气出口管线，8：烟气出口管线，9：再生器，10：再生空气入口，11：再生器汽提段进气口，12：再生斜管，13：待生斜管，14：流化床反应器扩大段，15：流化床反应器反应段，16：流化床反应器汽提段，17：再生器扩大段，18：再生器再生段，19：再生器汽提段，20：再生器提升管。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
如无特别说明，本申请的实施例中的原料均通过商业途径购买。
实施例中，催化剂为“含有石脑油催化裂解活性的微球”，所述催化剂根据专利CN200710118286.3的方法制备。
本申请的实施例中分析方法如下：
利用安捷伦气相色谱进行产物分析。
本申请的实施例中转化率、选择性计算如下：
本申请的实施例中，烯烃收率、芳烃收率、甲烷收率都基于质量进行计算：
烯烃收率＝(产物中烯烃质量含量*产物质量流率)/(产物质量流率+生焦率)；芳烃收率＝(产物中芳烃质量含量*产物质量流率)/(产物质量流率+生焦率)；甲烷收率＝(产物中甲烷质量含量*产物质量流率)/(产物质量流率+生焦率)。
图1为本申请所述的方法采用的装置，包括石脑油的原料通过湍动流化床反应器进料口4进入湍动流化床反应器反应段15与催化剂反应，生成的产物进入产品气出口管线7，催化剂下行进入湍动流化床反应器汽提段16，经过汽提后，通过待生斜管13、提升管20，进入再生器9，得到再生催化剂，再生催化剂通过再生器汽提段19、再生斜管12和提升管2进入湍动流化床反应器反应段15。产品气经过产品气出口管线7进入分离***，得到碳烯烃和芳烃产物。
实施例1
如图1所示的装置中，催化剂为含有石脑油催化裂解活性的微球催化剂，催化剂中分子筛重量含量为10％，粒径范围为50-150微米。包括石脑油的原料(馏程20-200℃)通过湍动流化床反应器进料口进入湍动流化床反应器反应段与催化剂反应，生成的产物进入产品气出口管线，催化剂下行进入流化床反应器汽提段，经过汽提后，通过待生斜管、提升管，进入再生器，得到再生催化剂。再生催化剂通过再生器汽提段、再生斜管、提升管进入湍动流化床反应器反应段。产品气经过产品气出口管线进入分离***，得到低碳烯烃和芳烃产物。催化剂循环量通过塞阀或滑阀控制。石脑油的组成见表1。湍动流化床反应器反应条件：反应温度690℃，反应压力以表压计为0.01MPa，气相线速为0.5m/s。保持催化剂循环量稳定，流化床反应器质量空速为0.5h-1。产品气通过在线色谱分析，烯烃质量收率36％，芳烃收率为30％，甲烷收率为4.7％。
表1石脑油组成
组成(wt％) 石脑油(IBP-150℃) 石脑油(IBP-180℃)
正构烷烃 41 35
异构烷烃 24 29
环烷烃 15 28
芳烃 14 7
实施例2
按照实施例1所述的条件和步骤，催化剂为含有石脑油催化裂解活性的微球，催化剂中分子筛重量含量为30％，粒径范围为50-150微米。湍动流化床反应器反应条件：反应温度650℃，反应压力以表压计为0.1MPa，气相线速为1m/s。流化床反应器质量空速为1h-1。产品气通过在线色谱分析，烯烃质量收率33％，芳烃收率为28％，甲烷收率为4％。
实施例3
按照实施例1所述的条件和步骤，催化剂为含有石脑油催化裂解活性的微球，催化剂中分子筛含量为50％，粒径范围为50-150微米。湍动流化床反应器反应条件：反应温度580℃，反应压力以表压计为0.2MPa，气相线速为2m/s。流化床反应器质量空速为1.5h-1。产品气通过在线色谱分析，烯烃质量收率30％，芳烃收率为26％，甲烷收率为3％。
实施例4
按照实施例1所述的条件和步骤，催化剂为含有石脑油催化裂解活性的微球，催化剂中分子筛重量含量为50％，粒径范围为50-150微米。湍动流化床反应器反应条件：反应温度720℃，反应压力以表压计为0.3MPa，气相线速为3m/s。流化床反应器质量空速为2h-1。产品气通过在线色谱分析，烯烃质量收率37％，芳烃收率为35％，甲烷收率为5％。
实施例5
按照实施例1所述的条件和步骤，催化剂为含有石脑油催化裂解活性的微球，催化剂中分子筛重量含量为30％，粒径范围为50-150微米。湍动流化床反应器反应条件：反应温度为690℃，反应压力以表压计为0.01MPa，气相线速为2m/s。产品气通过在线色谱分析，烯烃质量收率37％，芳烃收率为28％，甲烷收率为4.2％。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (8)

1.一种含有石脑油的原料转化为低碳烯烃和芳烃的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)将含有石脑油的原料通入湍动流化床反应器中，在所述湍动流化床反应器的反应段与催化剂接触，得到产品气和待再生催化剂；所述产品气从所述湍动流化床反应器的顶部输出，经分离得到低碳烯烃和芳烃；
b)所述待再生催化剂下行经所述湍动流化床反应器的汽提段，进入再生器，得到再生催化剂；
c)再生催化剂返回所述湍动流化床反应器中；
所述含有石脑油的原料仅在所述湍动流化床反应器中与所述催化剂反应；
所述湍动流化床反应器的反应条件：反应温度580～720℃，反应压力以表压计为0.01～0.3MPa，气相线速为0.5～3m/s，石脑油的质量空速为0.5～2h-1；
所述产品气中的低碳烯烃收率30～37wt％，芳烃收率26～35wt％，甲烷收率低至3wt％。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a)包括：所述产品气经过所述湍动流化床反应器的扩大段从所述湍动流化床反应器的顶部输出，经分离得到低碳烯烃和芳烃。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b)包括：所述待再生催化剂下行经所述湍动流化床反应器的汽提段，通过待生斜管、提升管进入再生器，得到再生催化剂。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c)包括：再生催化剂经过再生斜管、提升管从所述湍动流化床反应器的扩大段进入所述湍动流化床反应器中。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述催化剂为含有石脑油催化裂解活性的微球催化剂。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述微球催化剂的直径为30～300μm。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述石脑油的馏程在20～200℃之间。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述包括以下步骤：
含有石脑油的原料经湍动流化床反应器的进料口进入湍动流化床反应器反应段与催化剂反应，所得产品气进入产品气出口管线，进入分离***，得到低碳烯烃和芳烃；
待再生催化剂下行进入湍动流化床反应器汽提段，经过汽提后，通过待生斜管、提升管，进入再生器，得到再生催化剂；再生催化剂通过再生器汽提段、再生斜管、提升管返回湍动流化床反应器反应段。
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