專利名稱：低碳烯烴的生產(chǎn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低碳烯烴的生產(chǎn)裝置。技術(shù)背景
低碳烯烴，即乙烯和丙烯，是兩種重要的基礎(chǔ)化工原料，其需求量在不斷增加。一般地，乙烯、丙烯是通過石油路線來生產(chǎn)，但由于石油資源有限的供應(yīng)量及較高的價(jià)格，由石油資源生產(chǎn)乙烯、丙烯的成本不斷增加。近年來，人們開始大力發(fā)展替代原料轉(zhuǎn)化制乙烯、丙烯的技術(shù)。其中，一類重要的用于輕質(zhì)烯烴生產(chǎn)的替代原料是含氧化合物，例如醇類 (甲醇、乙醇)、醚類(二甲醚、甲乙醚)、酯類(碳酸二甲酯、甲酸甲酯)等，這些含氧化合物可以通過煤、天然氣、生物質(zhì)等能源轉(zhuǎn)化而來。某些含氧化合物已經(jīng)可以達(dá)到較大規(guī)模的生產(chǎn)，如甲醇，可以由煤或天然氣制得，工藝十分成熟，可以實(shí)現(xiàn)上百萬噸級的生產(chǎn)規(guī)模。由于含氧化合物來源的廣泛性，再加上轉(zhuǎn)化生成輕質(zhì)烯烴工藝的經(jīng)濟(jì)性，所以由含氧化合物轉(zhuǎn)化制烯烴(OTO)的工藝，特別是由甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴(MTO)的工藝受到越來越多的重視。
石腦油是一種輕質(zhì)油品，由原油蒸餾或石油二次加工切取相應(yīng)餾分而得。其沸點(diǎn)范圍依需要而定，通常為較寬的餾程，如20-220°C。石腦油是管式爐裂解制取乙烯，丙烯及催化重整制取苯、甲苯、二甲苯的重要原料。作為裂解原料，要求石腦油組成中烷烴和環(huán)烷烴的含量不低于70% (體積)。石腦油催化裂解制低碳烯烴則是在催化劑存在的條件下， 對石油烴類進(jìn)行裂解來獲得低碳烯烴的生產(chǎn)過程。同傳統(tǒng)的管式爐蒸汽熱裂解相比，該過程反應(yīng)溫度比蒸汽裂解反應(yīng)約低50 200°C，能耗顯著降低；裂解爐管內(nèi)壁結(jié)焦速率也會(huì)降低，從而可延長操作周期，增加爐管壽命；同時(shí)二氧化碳排放也會(huì)降低，減輕了污染，并可靈活調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。
US6166282中公布了一種氧化物轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的技術(shù)和反應(yīng)器，采用快速流化床反應(yīng)器，氣相在氣速較低的密相反應(yīng)區(qū)反應(yīng)完成后，上升到內(nèi)徑急速變小的快分區(qū)后，采用特殊的氣固分離設(shè)備初步分離出大部分的夾帶催化劑。由于反應(yīng)后產(chǎn)物氣與催化劑快速分離，有效的防止了二次反應(yīng)的發(fā)生。經(jīng)模擬計(jì)算，與傳統(tǒng)的鼓泡流化床反應(yīng)器相比，該快速流化床反應(yīng)器內(nèi)徑及催化劑所需藏量均大大減少。
CN1723262中公布了帶有中央催化劑回路的多級提升管反應(yīng)裝置用于氧化物轉(zhuǎn)化為低碳烯烴工藝，該套裝置包括多個(gè)提升管反應(yīng)器、氣固分離區(qū)、多個(gè)偏移元件等，每個(gè)提升管反應(yīng)器各自具有注入催化劑的端口，匯集到設(shè)置的分離區(qū)，將催化劑與產(chǎn)品氣分開。但該方法存在低碳烯烴收率較低的缺點(diǎn)。
EP0448000和EP0882692中公布了一種甲醇生產(chǎn)丙烯的方法，甲醇首先轉(zhuǎn)化為DME 和水，然后將混合物輸送到第一臺反應(yīng)器，并向該反應(yīng)器中加入蒸汽。在第一反應(yīng)器中甲醇和(或)二甲醚或其混合物與催化劑接觸進(jìn)行反應(yīng)，催化劑采用含ZnO和CdO的專用ZSM-5 催化劑，反應(yīng)溫度280 570°C，壓力O. 01 O. IMPa，制備得到以丙烯為主要烴類的產(chǎn)品。 較重產(chǎn)物如C5+烴繼續(xù)在第二臺反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)轉(zhuǎn)化為以丙烯為主的烴類，經(jīng)冷卻后送回分離器。產(chǎn)品經(jīng)壓縮、進(jìn)一步精制后可得到純度為97%的化學(xué)級丙烯。但是該工藝中采用多個(gè)固定床反應(yīng)器，由于催化劑的活性限制，因此需要頻繁切換操作，而且取熱問題也很復(fù)雜。
US 20070083071公布了一種烴催化裂解生產(chǎn)乙烯、丙烯的工藝方法，烴原料在催化裂解爐中轉(zhuǎn)化為包括低碳烯烴的產(chǎn)品，然后將產(chǎn)品物流通過一系列工藝分離成C2 C3 烷烴、C2 C3烯烴、C4+烴三種物流，將C2 C3烷烴返回管式裂解爐進(jìn)行熱裂解，C4+烴返回催化裂解爐進(jìn)行催化裂解，最終得到較高收率的乙烯、丙烯產(chǎn)品。該方法采用提升管反應(yīng)器，反應(yīng)物停留時(shí)間較短，低碳烯烴產(chǎn)品單程收率較低。
由于石腦油催化裂解和甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴反應(yīng)的目的產(chǎn)物一低碳烯烴相同，而且各自產(chǎn)品中的主要組分種類大致相同，采用的催化劑體系也大致相同，而從反應(yīng)機(jī)理角度講，都存在由大分子烴或中間體裂解為小分子烴類的過程，因此這兩種工藝技術(shù)是有條件進(jìn)行耦合的?，F(xiàn)有技術(shù)尚沒有很好的將兩種技術(shù)耦合在一起。本發(fā)明有針對性的解決了該問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中存在的低碳烯烴收率不高的問題，提供一種新的低碳烯烴的生產(chǎn)裝置。該裝置用于低碳烯烴的生產(chǎn)中，具有低碳烯烴收率較高的優(yōu)點(diǎn)。
為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種低碳烯烴的生產(chǎn)裝置，主要包括第一提升管5、第二提升管7、第一沉降器4、第二沉降器8、再生器15，第一提升管5出口與第一沉降器4相連，第一沉降器4頂部開有產(chǎn)品氣出口，底部開有催化劑出口與第二提升管7相連，第二提升管7出口與第二沉降器8相連，第二沉降器8頂部開有產(chǎn)品氣出口，底部開有催化劑出口與再生器15相連，再生器15頂部開有煙氣出口 17，下部開有催化劑出口通過再生斜管14與第一提升管5相連。
上述技術(shù)方案中，所述催化劑包括ZSM-5分子篩；所述第一沉降器4、第二沉降器8 下部均設(shè)有汽提區(qū)；所述第一沉降器4、第二沉降器8中的產(chǎn)品氣可通過跨線6共用一個(gè)分離工段；所述催化劑流量通過滑閥或塞閥控制。
本發(fā)明所述的ZSM-5分子篩可以采用本領(lǐng)域所公知的方法，如水熱合成法，進(jìn)行制備，在所述分子篩催化劑上會(huì)選擇性的負(fù)載具有脫氫功能的金屬，脫氫功能的金屬選自元素周期表中IB、IIB、VB、VIB、VIIB或VIII族中的至少一種，而將脫氫功能的金屬負(fù)載于 ZSM-5分子篩上的方法可采用本領(lǐng)域所公知的方法，如浸潰法或共沉淀法。負(fù)載脫氫功能金屬的ZSM-5分子篩制備好后，加入粘結(jié)劑，做成混合漿料，采用噴霧干燥方法進(jìn)行干燥成型，然后將成型后的催化劑粉末置于焙燒爐中進(jìn)行焙燒，冷卻后得到催化劑樣品。粘結(jié)劑可選擇 SiO2、Al2O3 等。
采用本發(fā)明的裝置，設(shè)置兩個(gè)提升管，第一提升管主要用于石腦油催化裂解為低碳烯烴，第二提升管主要用于轉(zhuǎn)化甲醇，第一提升管中石腦油接觸高溫、高活性的再生催化齊U，轉(zhuǎn)化生成低碳烯烴，同時(shí)在催化劑上預(yù)積碳，預(yù)積碳的催化劑經(jīng)過第一沉降器后進(jìn)入第二提升管，與甲醇接觸，高選擇性的生成低碳烯烴。同時(shí)第一提升管中石腦油裂解還降低了再生催化劑的溫度，有利于保證甲醇在合適的反應(yīng)溫度下進(jìn)行反應(yīng)。因此，采用本發(fā)明的裝置，不但實(shí)現(xiàn)能量優(yōu)化，而且將甲醇和石腦油轉(zhuǎn)化制備低碳烯烴耦合在一起，達(dá)到了提高低碳烯烴收率的目的。
采用本發(fā)明的技術(shù)方案所述催化劑包括ZSM-5分子篩；所述第一沉降器4、第二沉降器8下部均設(shè)有汽提區(qū)；所述第一沉降器4、第二沉降器8中的產(chǎn)品氣可通過跨線6共用一個(gè)分離工段；所述催化劑流量通過滑閥或塞閥控制，低碳烯烴碳基收率可達(dá)到 58. 05%重量，取得了較好的技術(shù)效果。


圖I為本發(fā)明所述裝置的流程示意圖。
圖I中，I為石腦油進(jìn)料管線；2為甲醇進(jìn)料管線；3為第一沉降器流化介質(zhì)進(jìn)料管線；4為第一沉降器；5為第一提升管；6為跨線；7為第二提升管；8為第二沉降器；9為第二沉降器產(chǎn)品氣管線；10為第一沉降器產(chǎn)品氣管線；11為第一沉降器催化劑進(jìn)入第二提升管管線；12為第二沉降器催化劑進(jìn)入再生器管線；13為第一沉降器流化介質(zhì)進(jìn)料管線；14為再生斜管；15為再生器；16為再生介質(zhì)入口 ；17為煙氣出口。
包括石腦油的原料進(jìn)入第一提升管5，與催化劑接觸，生成的產(chǎn)品物流和催化劑進(jìn)入第一沉降器4，第一沉降器4中的催化劑進(jìn)入第二提升管7，與主要為甲醇的原料接觸，生成的產(chǎn)品物流和催化劑進(jìn)入第二沉降器8，第二沉降器8中的催化劑進(jìn)入再生器15再生，形成的再生催化劑經(jīng)再生斜管14返回第一提升管5，第一沉降器4和第二沉降器8中的氣相產(chǎn)品物流進(jìn)入分離工段，得到包括低碳烯烴的產(chǎn)品。
下面通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述，但不僅限于本實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I
在如圖I所示的反應(yīng)裝置中，催化劑為ZSM-5，SiO2Al2O3摩爾比為10，催化劑中粘結(jié)劑質(zhì)量含量為45 %，ZSM-5分子篩質(zhì)量含量為45 %，負(fù)載Cu/Zn/Co，負(fù)載金屬質(zhì)量占催化劑質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)為Cu :5. 53 ；Zn :2. 76 ；Co :1. 68。包括石腦油的原料進(jìn)入第一提升管，與催化劑接觸，生成的產(chǎn)品物流和催化劑進(jìn)入第一沉降器，第一沉降器中的催化劑進(jìn)入第二提升管，與甲醇原料接觸，生成的產(chǎn)品物流和催化劑進(jìn)入第二沉降器，第二沉降器中的催化劑進(jìn)入再生器再生，形成的再生催化劑返回第一提升管，第一沉降器和第二沉降器中的氣相產(chǎn)品物流進(jìn)入分離工段，得到包括低碳烯烴的產(chǎn)品。所述第一沉降器4、第二沉降器(8)下部均設(shè)有汽提區(qū)；所述第一沉降器4、第二沉降器8中的產(chǎn)品氣可通過跨線6共用一個(gè)分離工段；所述催化劑流量通過滑閥或塞閥控制。所述再生催化劑積炭量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 01%。 石腦油組成見表I。第一提升管中反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度為570°C，反應(yīng)壓力以表壓計(jì)為O.OlMPa，氣相線速為4米/秒；第二提升管中反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度為440°C，反應(yīng)壓力以表壓計(jì)為0.0110^，氣相線速為4米/秒。甲醇與石腦油進(jìn)料重量比為I : I。保持催化劑流動(dòng)控制的穩(wěn)定性，產(chǎn)品氣采用在線氣相色譜分析，低碳烯烴碳基收率為46. 65%重量。
表I所述石腦油典型組成
權(quán)利要求
1.一種低碳烯烴的生產(chǎn)裝置，主要包括第一提升管(5)、第二提升管(7)、第一沉降器(4)、第二沉降器(8)、再生器(15)，第一提升管(5)出口與第一沉降器(4)相連，第一沉降器(4)頂部開有產(chǎn)品氣出口，底部開有催化劑出口與第二提升管(7)相連，第二提升管(7) 出口與第二沉降器(8)相連，第二沉降器(8)頂部開有產(chǎn)品氣出口，底部開有催化劑出口與再生器(15)相連，再生器(15)頂部開有煙氣出口(17)，下部開有催化劑出口通過再生斜管(14)與第一提升管(5)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述低碳烯烴的生產(chǎn)裝置，其特征在于所述催化劑包括ZSM-5分子篩。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述低碳烯烴的生產(chǎn)裝置，其特征在于所述第一沉降器(4)、第二沉降器(8)下部均設(shè)有汽提區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述低碳烯烴的生產(chǎn)裝置，其特征在于所述第一沉降器(4)、第二沉降器(8)中的產(chǎn)品氣可通過跨線(6)共用一個(gè)分離工段。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述低碳烯烴的生產(chǎn)裝置，其特征在于所述催化劑流量通過滑閥或塞閥控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低碳烯烴的生產(chǎn)裝置，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中低碳烯烴收率低的問題。本發(fā)明通過采用主要包括第一提升管5、第二提升管7、第一沉降器4、第二沉降器8、再生器15，第一提升管5出口與第一沉降器4相連，第一沉降器4頂部開有產(chǎn)品氣出口，底部開有催化劑出口與第二提升管7相連，第二提升管7出口與第二沉降器8相連，第二沉降器8頂部開有產(chǎn)品氣出口，底部開有催化劑出口與再生器15相連，再生器15頂部開有煙氣出口17，下部開有催化劑出口通過再生斜管14與第一提升管5相連的技術(shù)方案較好地解決了上述問題，可用于低碳烯烴的工業(yè)生產(chǎn)中。
文檔編號C07C11/06GK102872761SQ20111019347
公開日2013年1月16日 申請日期2011年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月12日
發(fā)明者齊國禎, 王洪濤, 金永明, 王華文 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院