一种用于制备低碳烯烃的系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于制备低碳烯烃的系统及方法，属于石油化工领域。该系统中，催化剂再生器、第一再生催化剂管线、轻烃反应器、裂解气出口管线、沉降器顺次连接，第一气固分离装置设置在轻烃反应器内部；再生器、第二再生催化剂管线、催化剂储罐、重油提升管反应器、第二气固分离装置顺次连接，且重油提升管反应器的中上部和第二气固分离装置设置在沉降器内部；裂解气与裂化气的混合气出口管线设置在沉降器外部；轻烃反应器分别通过第一和第二待生催化剂管线与重油裂化催化剂提升段以及再生器连接；沉降器通过第三待生催化剂管线与再生器连接。本发明系统既能充分利用重油催化裂化过程所产生的热量，又能使轻烃深度裂解成低碳烯烃，具有低能耗。
【专利说明】
一种用于制备低碳烯烃的系统及方法
技术领域
[0001]本发明涉及石油化工领域，特别涉及一种用于制备低碳烯烃的系统及方法。
【背景技术】
[0002]低碳烯烃通常指碳原子数小于等于4的烯烃，例如乙烯、丙烯和丁烯等。作为石油化工生产最基本的原料，低碳烯烃可以用来生产各种有机化合物，例如聚乙烯、聚丙烯、丙烯腈、环氧乙烷、乙二醇等。所以有必要提供一种低碳烯烃的制备方法。
[0003]目前通常采用对轻烃原料进行催化裂解制备低碳烯烃。其中，轻烃原料指的是氢含量较高的混合C4、液化气、催化裂化制备得到的汽油、石脑油、粗汽油等。由于催化裂解为吸热反应，需要大量的热量加热轻烃原料并维持反应温度。轻烃原料在催化裂解的过程中会生成少量的沉积在催化裂解催化剂上的焦炭，而焦炭的燃烧为放热过程，能够为催化裂解过程提供热量。但是，由于轻烃原料的含氢量较高，其焦炭生成量非常低(收率小于I重量％)，单纯利用焦炭燃烧的放热量无法满足催化裂解反应所需热量。而对于重油原料的催化裂化过程，由于重油通常为真空瓦斯油、拔顶油、常压塔底残油、真空塔底残油等，其氢含量较低，在催化裂化过程中能够在催化剂上沉积较多量的焦炭(收率约大于等于5重量％ )，收率为5.1重量％时所产生的焦炭再生时，其产生的热量可以提供重油原料500°C下反应所需的热量。
[0004]基于上述，现有技术通过向轻烃原料中加入少量的焦炭前体(例如易于结焦的乙炔、取代的乙炔、二烯烃等)，从而利用所生成焦炭燃烧后热量使反应温度达600-720°C，便于轻烃裂解的进行。
[0005]发明人发现现有技术至少存在以下技术问题:
[0006]现有技术向轻烃原料中加入焦炭前体不利于轻烃原料裂解成低碳烯烃。
【发明内容】
[0007]本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供了一种低能耗的既能充分利用重油催化裂化过程中所生成焦炭的燃烧热量，又能利于使轻烃原料深度裂解成低碳烯烃的用于制备低碳烯烃的系统及方法。具体技术方案如下:
[0008]—方面，提供了一种用于制备低碳烯烃的系统，包括:轻烃反应器、沉降器、重油提升管反应器、重油裂化催化剂提升段、催化剂再生器、第一气固分离装置、第二气固分离装置、第一待生催化剂管线、第二待生催化剂管线、第三待生催化剂管线、第一再生催化剂管线、第二再生催化剂管线、裂解气出口管线、裂解气与裂化气的混合气出口管线；
[0009]所述催化剂再生器、所述第一再生催化剂管线、所述轻烃反应器、所述裂解气出口管线、所述沉降器顺次连接，第一气固分离装置设置在轻烃反应器内部；
[0010]所述催化剂再生器、所述第二再生催化剂管线、所述重油裂化催化剂提升段、所述重油提升管反应器、所述第二气固分离装置顺次连接，所述重油提升管反应器的中上部以及所述第二气固分离装置均设置在所述沉降器内部；
[0011]所述裂解气与裂化气的混合气出口管线设置在所述沉降器外部；
[0012]所述轻烃反应器还通过所述第一待生催化剂管线与所述重油裂化催化剂提升段连接；
[0013]所述轻烃反应器还通过所述第二待生催化剂管线与所述催化剂再生器连接；
[0014]所述沉降器还通过所述第三待生催化剂管线与所述催化剂再生器连接。
[0015]作为优选，所述系统还包括降温装置，所述降温装置设置在所述裂解气出口管线上，用于对裂解气进行降温。
[0016]作为优选，所述系统还包括第三气固分离装置，所述第三气固分离装置设置在所述沉降器内部的顶部位置，用于对裂解气与裂化气的混合气进行气固分离。
[0017]作为优选，所述系统还包括第一汽提器和第二汽提器；
[0018]所述第一汽提器设置在所述轻烃反应器的内部，用于对由所述第一气固分离装置分离出的催化剂进行汽提处理；
[0019]所述第二汽提器设置在所述沉降器的内部，用于对由所述第二气固分离装置和所述第三气固分离装置分离出的催化剂进行汽提处理。
[0020]具体地，所述系统还包括第一阀门和第二阀门；
[0021]所述第一阀门设置在所述第一待生催化剂管线上；
[0022]所述第二阀门设置在所述第二待生催化剂管线上。
[0023]具体地，所述轻烃反应器为圆筒状，所述轻烃反应器内径为所述重油提升管反应器内径的2-6倍，所述轻烃反应器的底部反应区的高度为所述重油提升管反应器高度的
0.1-0.5 倍。
[0024]作为优选，所述系统进一步包括分离装置，所述分离装置与所述裂解气与裂化气的混合气出口管线连接，用于将所述裂解气与裂化气的混合气分离成具有不同的特定组成的成分。
[0025]另一方面，提供了一种利用上述的系统制备低碳烯烃的方法，包括:
[0026]反应路径1:将轻烃原料注入轻烃反应器内，与此同时，催化剂再生器中的再生催化剂经第一再生催化剂管线进入所述轻烃反应器内，在所述轻烃反应器内，所述轻烃原料与所述再生催化剂接触并发生裂解反应，得到裂解气和第一待生催化剂，所述裂解气包括低碳烯烃；
[0027]所述裂解气与所述第一待生催化剂经第一气固分离装置进行气固分离后，所述裂解气经裂解气出口管线进入沉降器；而所述第一待生催化剂通过如下方式进行利用:(I)经第一待生催化剂管线输送到重油裂化催化剂提升段内，用于重油原料的裂化；和/或(2)经第二待生催化剂管线输送到所述催化剂再生器内，用于形成再生催化剂；
[0028]与所述反应路径I同时进行的反应路径2:将重油原料注入重油提升管反应器内，与此同时，所述催化剂再生器中的所述再生催化剂经第二再生催化剂管线进入所述重油裂化催化剂提升段内，以及可选地，所述第一待生催化剂经所述第一待生催化剂管线输送到所述重油裂化催化剂提升段内，在所述重油裂化催化剂提升段内，所述重油原料与所述再生催化剂以及可选地所述第一待生催化剂接触并发生裂化反应，得到裂化气和第二待生催化剂，所述裂化气包括汽油、柴油和液化气；
[0029]所述裂化气和所述第二待生催化剂经第二气固分离装置进行气固分离后，所述裂化气在所述沉降器内与所述裂解气混合，形成裂解气与裂化气的混合气，并经所述裂解气与裂化气的混合气出口管线排出；而所述第二待生催化剂通过第三待生催化剂管线进入所述催化剂再生器内，用于形成再生催化剂。
[0030]作为优选，所述方法还包括:所述裂解气经裂解气出口管线进入沉降器之前，通过设置在所述裂解气出口管线上的降温装置对所述裂解气进行降温。
[0031]作为优选，所述方法还包括:在所述裂解气与裂化气的混合气经所述裂解气与裂化气的混合气出口管线排出之前，所述裂解气与裂化气的混合气在所述沉降器内经第三气固分离装置进行气固分离，用于从所述裂解气与裂化气的混合气中分离得到第三待生催化剂，所述第三待生催化剂也通过所述第三待生催化剂管线进入所述催化剂再生器内，用于形成再生催化剂。
[0032]作为优选，所述方法还包括:在将所述第一待生催化剂输送到所述催化剂再生器内之前，对所述第一待生催化剂进行汽提处理，用于脱除吸附在所述第一待生催化剂上的可挥发烃。
[0033]作为优选，所述方法还包括:在所述第二待生催化剂和所述第三待生催化剂进入所述催化剂再生器内之前，对所述第二待生催化剂和所述第三待生催化剂进行汽提处理，用于脱除吸附在所述第二待生催化剂和所述第三待生催化剂上的可挥发烃。
[0034]作为优选，在所述裂解气与裂化气的混合气经所述裂解气与裂化气的混合气出口管线排出后，将所述裂解气与裂化气的混合气输送到分离装置内进行分离，获得具有不同的特定组成的成分。
[0035]具体地，所述轻烃反应器内进行的所述裂解反应的操作条件如下:反应温度为450-800°C、反应压力为0.1-0.4MPa、空床线速为0.5-15米/秒、所述第一再生催化剂与所述轻烃原料的重量比为1-30。
[0036]具体地，所述重油提升管反应器内进行的所述裂化反应的操作条件如下:反应温度为400-700°C、反应压力为0.1-0.45MPa、空床线速为1_35米/秒、所述第二再生催化剂与所述重油原料的重量比为1-30。
[0037]作为优选，在将所述轻烃原料注入所述轻烃反应器内之前，以及在将所述重油原料注入所述重油提升管反应器内之前，分别对所述轻烃原料和所述重油原料进行预热处理。
[0038]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
[0039]本发明实施例提供的用于制备低碳烯烃的系统，将轻烃裂解与重油裂化进行了结合，第一方面，由于重油裂化过程中反应完毕的待生催化剂含焦量高，通过对其进行燃烧再生，所形成的再生催化剂具有很高的温度，能够为轻烃裂解提供大量的热量。将该具有很高温度的再生催化剂用于轻烃裂解过程中，能够为轻烃裂解提供足够的热量，利于轻烃的深度裂解，生成大部分为低碳烯烃的裂解气。
[0040]第二方面，通过在轻烃反应器和重油裂化催化剂提升段之间设置第一待生催化剂管线，以及在轻烃反应器和催化剂再生器之间设置第二待生催化剂管线，能够根据实际需求，可选地对轻烃反应器内反应完毕的低焦含量及高活性的催化剂进行利用:或者进行再生，或者作为重油裂化的催化剂，或者两者的组合。特别地，在作为重油裂化的催化剂时，由于该低焦含量及高活性的催化剂相对于再生催化剂的温度低的多，通过与再生催化剂混合使用，能够在满足重油原料完全裂解所需热量的前提下，提高裂化反应的剂油比，引入更多的催化剂活性中心，更利于重油的裂化反应，不仅提高了反应速率，还提高了重油的转化率，改善了产品的选择性，从而提高了目标产品的收率。如此不仅达到了充分利用该低焦含量以及高活性的催化剂的目的，且有效减少了过程能耗、优化了产物分布。
[0041]第三方面，轻烃裂解反应和重油裂化反应分别在不同的反应器中进行，提高了对轻烃原料和重油原料的选择性，不仅利于减少过程能耗，且更利于提高裂解产物和裂化产物的选择性，得到多种特定组成的成分，满足市场需求。
【附图说明】
[0042]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0043]图1是本发明实施例提供的用于制备低碳烯烃的系统的结构示意图。
[0044]附图标记分别表示:
[0045]I轻烃反应器；
[0046]2沉降器；
[0047]3重油提升管反应器；
[0048]4重油裂化催化剂提升段；
[0049]5催化剂再生器；
[0050]6第一气固分离装置；
[0051]7第二气固分离装置；
[0052]8第一待生催化剂管线；
[0053]9第二待生催化剂管线；
[0054]10第三待生催化剂管线；
[0055]11第一再生催化剂管线；
[0056]12第二再生催化剂管线；
[0057]13裂解气出口管线；
[0058]14裂解气与裂化气的混合气出口管线；
[0059]15降温装置；
[0060]16第三气固分离装置；
[0061]17第一汽提器；
[0062]18第二汽提器；
[0063]19 第一阀门；
[0064]20 第二阀门。
【具体实施方式】
[0065]除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。在对本发明实施方式作进一步地详细描述之前，对理解本发明实施例一些术语给出定义。
[0066]I)本发明实施例中，所述的“待生催化剂”指的是经过催化裂化反应或者催化裂解反应后的催化剂，该类催化剂上带有一定的焦炭，活性较反应之前有所降低，可以通过对其上的焦炭进行燃烧而恢复至原来的高活性。
[0067]2)本发明实施例中，所述的“再生催化剂”指的是上述的待生催化剂经燃烧再生后所生成的催化剂，该类催化剂上的焦炭被燃烧掉，不仅恢复原本的高活性，且具有了较高的温度。
[0068]3)本发明实施例中所述的“裂解气”指的是经本领域常规的轻烃的催化裂解反应得到的低碳稀经，例如乙稀、丙稀、丁稀等。
[0069]4)本发明实施例中所述的“裂化气”指的是经本领域常规的重油裂化反应得到的汽油、柴油、液化气等。
[0070]为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0071]第一方面，本发明实施例提供了一种用于制备低碳烯烃的系统，包括:轻烃反应器
1、沉降器2、重油提升管反应器3、重油裂化催化剂提升段4、催化剂再生器5、第一气固分离装置6、第二气固分离装置7、第一待生催化剂管线8、第二待生催化剂管线9、第三待生催化剂管线10、第一再生催化剂管线11、第二再生催化剂管线12、裂解气出口管线13、裂解气与裂化气的混合气出口管线14 ；
[0072]催化剂再生器5、第一再生催化剂管线11、轻烃反应器1、裂解气出口管线13、沉降器2顺次连接，第一气固分离装置6设置在轻烃反应器I内部的上部；
[0073]催化剂再生器5、第二再生催化剂管线12、重油裂化催化剂提升段4、重油提升管反应器3、第二气固分离装置7顺次连接，该重油提升管反应器3的中上部以及第二气固分离装置7均设置在沉降器2内部；
[0074]裂解气与裂化气的混合气出口管线14设置在沉降器2外部；
[0075]轻烃反应器I还通过第一待生催化剂管线8与重油裂化催化剂提升段4连接；
[0076]轻烃反应器I还通过第二待生催化剂管线9与催化剂再生器5连接；
[0077]沉降器2还通过第三待生催化剂管线10与催化剂再生器5连接。
[0078]本发明实施例提供的用于制备低碳烯烃的系统，将轻烃裂解与重油裂化进行了结合，第一方面，由于重油裂化过程中反应完毕的待生催化剂含焦量高，通过在催化剂再生器5中对其进行燃烧再生，所形成的再生催化剂具有很高的温度，能够为轻烃裂解提供大量的热量。将该具有很高温度的再生催化剂用于轻烃裂解过程中，能够为轻烃裂解提供足够的热量，利于轻烃的深度裂解，生成大部分为低碳烯烃的裂解气。
[0079]可以理解的是，本发明实施例中所述的“催化剂再生器”为本领域常规的现有技术，本发明在此不对其作具体限制。其作用就是在含氧气氛中以及550-770°C，优选650-730°C下，对待生催化剂上的焦炭进行燃烧，从而生成再生催化剂，并为裂解及裂化反应提供所需的热量。例如，该催化剂再生器5可以与中国发明专利CN101982225A和CN203419884U中所述的催化剂再生器的内部结构一致。
[0080]第二方面，通过在轻烃反应器I和重油裂化催化剂提升段4之间设置第一待生催化剂管线8，以及在轻烃反应器I和催化剂再生器5之间设置第二待生催化剂管线9，能够根据实际需求，可选地对轻烃反应器I内反应完毕的低焦含量及高活性的催化剂进行利用:或者进行再生，或者作为重油裂化的催化剂，或者两者的组合。特别地，在作为重油裂化的催化剂时，由于该低焦含量及高活性的催化剂相对于再生催化剂的温度低的多，通过与再生催化剂混合使用，能够在满足重油原料完全裂解所需热量的前提下，提高裂化反应的剂油比，引入更多的催化剂活性中心，更利于重油的裂化反应，不仅提高了反应速率，还提高了重油的转化率，改善了产品的选择性，从而提高了目标产品的收率。如此不仅达到了充分利用该低焦含量以及高活性的催化剂的目的，且有效减少了过程能耗、优化了产物分布。
[0081]第三方面，轻烃裂解反应和重油裂化反应分别在不同的反应器中进行，提高了对轻烃原料和重油原料的选择性，不仅利于减少过程能耗，且更利于提高裂解产物和裂化产物的选择性，得到多种特定组成的成分，满足市场需求。
[0082]作为优选，本发明实施例提供的系统还包括降温装置15，该降温装置15设置在裂解气出口管线13上，用于对裂解气进行降温。可以理解的是，本发明实施例所述的裂解气包括低碳烯烃，例如乙烯、丙烯、丁烯等，通过降温装置15对裂解气进行降温，以避免裂解气在高温下进一步地裂解，提高产品稳定性。举例来说，该降温装置15内可以包括降温介质，通过降温介质对裂解气进行降温。或者，该降温装置15可以是本领域常规的冷却器或者冷却罐。
[0083]作为优选，本发明实施例提供的系统还包括第三气固分离装置16，该第三气固分离装置16设置在沉降器2内部的顶部位置，用于对裂解气与裂化气的混合气进行气固分离。通过对裂解气与裂化气的混合气进行气固分离，进一步减少该混合气中掺杂的催化剂，使其更加纯净，并同时提高待生催化剂的含量，从而提供更多的热量。
[0084]其中，沉降器2的作用就是将来自于轻烃反应器I的裂解气和来自重油提升管反应器3的裂化气进行汇合，并可选地使两者的混合物进入第三气固分离装置16，最后通过裂解气与裂化气的混合气出口管线14排出。可以理解的是，本发明实施例所述的沉降器2为本领域现有技术。
[0085]可以理解的是，本发明实施例中所述的“气固分离装置”为本领域现有技术，本发明实施例在此不对其作具体限定。举例来说，其可以为常规市售的旋风分离器。
[0086]作为优选，本发明实施例提供的系统还包括第一汽提器17和第二汽提器18 ;
[0087]该第一汽提器17设置在轻烃反应器I的内部，用于对由第一气固分离装置6分离出的催化剂，即待生催化剂进行汽提处理；
[0088]第二汽提器18设置在沉降器2的内部，用于对由第二气固分离装置7和第三气固分离装置16分离出的催化剂，即待生催化剂进行汽提处理。
[0089]本发明实施例通过汽提器对待生催化剂进行汽提处理，用于脱除吸附在待生催化剂上的可挥发烃，从而增加轻质油的收率，降低焦炭的产率。
[0090]可以理解的是，本发明实施例所述的“第一汽提器”和“第二汽提器”均为本领域常见的汽提设备，本发明实施例在此不对其作更具体地限制。举例来说，上述汽提器可以包括常规的汽提环盘结构，也可以包括高效格栅结构。
[0091]具体地，本发明实施例提供的系统还包括第一阀门19和第二阀门20 ;第一阀门19设置在第一待生催化剂管线8上；第二阀门20设置在第二待生催化剂管线9上。
[0092]通过在第一待生催化剂管线8和第二待生催化剂管线9上设置阀门，用于对通过上述管线的待生催化剂进行截止、调节或者导流作用，提高该待生催化剂的应用选择性。
[0093]具体地，本发明实施例中，轻烃反应器I为圆筒状，该轻烃反应器I内径为重油提升管反应器3内径的2-6倍，该轻烃反应器I的底部反应区高度为该重油提升管反应器3高度的0.1-0.5倍。
[0094]由于提升管反应器从流型上看接近于活塞流，容易存在返混现象，不利于有效控制反应产物的分布及组成。而且，由于提升管反应器直径很小，其所提供的反应条件非常的单一和固定，较难适应多变的原料组成及产物组成。所以，本发明实施例将轻烃反应器I设置为与提升管反应器相比具有较大的横截面积以及更短的高度，一方面能够使轻烃原料与裂解用催化剂在高密度反应床内充分接触，以实现轻烃原料的深度裂解，生成期望的低碳烯烃。另一方面，轻烃反应器I同时包含了轻烃裂解反应、待生催化剂与裂解气的分离以及待生催化剂的汽提过程，更利于装置平面的整体规划、综合设计，设备本体不仅占地面积小，而且容易操作，同时不受限于重油提升管工艺方案的调整，具有更为独立操作的优越性。
[0095]可以理解的是，本发明实施例中，所述的“提升管反应器”为本领域常规的用于催化裂化过程的提升管，本发明实施例在此不对其作具体地限制。举例来说，其可以为常规的等径提升管反应器(例如直径为0.1-10米，优选0.2-5米；高度为5-60米，优选10-50米)，或者其可以为如中国发明专利CN1237477A中所述的变径提升管反应器。当然，这类提升管反应器的操作方式及操作条件也是本领域常规手段。
[0096]作为优选，本发明实施例提供的系统进一步包括分离装置，该分离装置与裂解气与裂化气的混合气出口管线14连接，用于将裂解气与裂化气的混合气分离成具有不同的特定组成的成分。
[0097]通过设置分离装置，将裂解气与裂化气的混合气分离成具有不同的特定组成的成分，例如乙烯、丙烯、丁烯、汽油、柴油、液化气等。由于裂化气中除了汽油、柴油、回炼油等组分外，还会存在低碳烯烃，而裂解气中也会存在一些低碳烯烃外的烷烃及汽油等组分，因此通过将两者混合后在一个分离装置中统一进行分离，从中分离得到不同特定组成的成分，不仅提高了分离效率，且避免了分别对裂解气和裂化气进行分离所带来的高能耗。
[0098]可以理解的是，本发明实施例中用于分离裂解气和裂化气的分离装置为本领域的常规技术，本发明实施例在此不对其作具体限定。举例来说，该分离装置可以如《石油和化工工程设计工作手册》第十册的炼油装置工程设计一书中所述，混合气体进入催化分馏塔后分离出柴油、回炼油等重油组分，汽油组分和液化气在后续分离系统中得以分离，液化气经过脱硫后再依次进入脱烷烃塔和烯烃精馏塔进一步提纯低碳烯烃。
[0099]另一方面，本发明实施例提供了一种利用上述的系统制备低碳烯烃的方法，包括:
[0100]反应路径1:将轻烃原料注入轻烃反应器I内，与此同时，催化剂再生器5中的再生催化剂经第一再生催化剂管线11进入轻烃反应器I内，在轻烃反应器I内，轻烃原料与再生催化剂接触并发生裂解反应，得到裂解气和第一待生催化剂，裂解气包括低碳烯烃。
[0101]该裂解气与第一待生催化剂经第一气固分离装置6进行气固分离后，裂解气经裂解气出口管线13进入沉降器2 ;而第一待生催化剂通过如下方式进行利用:(I)经第一待生催化剂管线8输送到重油裂化催化剂提升段4内，用于重油原料的裂化；和/或(2)经第二待生催化剂管线9输送到催化剂再生器5内，用于烧去待生催化剂上微量的焦炭。
[0102]与反应路径I同时进行的反应路径2:将重油原料注入重油提升管反应器3内，与此同时，催化剂再生器5中的再生催化剂经第二再生催化剂管线12进入重油裂化催化剂提升段4内，以及可选地，第一待生催化剂经第一待生催化剂管线8输送到重油裂化催化剂提升段4内，在重油裂化催化剂提升段4内，重油原料与再生催化剂以及可选地第一待生催化剂接触并发生裂化反应，得到裂化气和第二待生催化剂，该裂化气包括汽油、柴油和液化气。
[0103]裂化气和第二待生催化剂经第二气固分离装置7进行气固分离后，裂化气在沉降器2内与裂解气混合，形成裂解气与裂化气的混合气，并经裂解气与裂化气的混合气出口管线14排出；而第二待生催化剂以及可选地第三待生催化剂(即由进入沉降器2内的裂解气携带的少量第一待生催化剂)通过第三待生催化剂管线10进入催化剂再生器5内，用于烧去待生催化剂上的焦炭。
[0104]可以理解的是，本发明实施例所提供的方法带来的有益效果与上述所述的系统所带来的效果一致。以下将就其中的某些具体技术特征作进一步的解释。
[0105]其中，本发明实施例所述的“轻烃原料”为本领域常规的能够经催化裂解生成低碳烯烃的轻烃原料，例如C4、液化气、催化裂化汽油、石脑油、粗汽油中的至少一种。由于轻烃原料的氢含量较高，即使在高温下反应，其裂解所生成的焦炭含量仍然很少，亦即催化裂解反应完毕后的第一待生催化剂仍具有较高的活性，所以可通过如下方式对其进行利用:(I)经第一待生催化剂管线8输送到重油裂化催化剂提升段4内，用于重油原料的裂化；和/或
(2)经第二待生催化剂管线9输送到催化剂再生器5内，用于形成再生催化剂。具体地，在轻烃原料处理量较小、催化剂循环量较小且重油原料裂化存在提高剂油比需求的情况下，可以将其全部用于重油原料的裂化；在重油原料裂化的再生催化剂温度不高或已通过其他手段温度控制较低的情况下，可以将其用于形成再生催化剂；在轻烃原料处理量较大，催化剂循环量较大且重油原料裂化的再生催化剂温度降低无法全部使用完毕的情况下，可以将其同时用于重油原料的裂化以及形成再生催化剂。如此设置，对于充分分配并利用催化剂，并减少能耗具有重要的意义。
[0106]而“重油原料”也为本领域常见的能够经催化裂化生成汽油、柴油和液化气原料，其可以是不同沸程的石油馏分、渣油或原油。例如一次加工馏分油，包括汽油、柴油、减压蜡油、渣油中的至少一种；掺有10-30体积％的焦化蜡油、脱沥青油或其它二次加工馏分油的一次加工馏分油或其混合物；原油等。
[0107]由于重油原料的含氢量低，其在高温下进行裂化反应后，催化剂上带有了较高量的焦炭，作为待生催化剂进行再生利用。通过对该高焦含量的待生催化剂进行再生，所形成的再生催化剂恢复了原来的高活性且具有了较高的温度。将该再生催化剂输送到轻烃反应器I内与轻烃原料逆流接触并发生裂解反应，能为该反应提供足够多的热量，使轻烃原料深度裂化，对热量进行了充分利用，减少了过程的能耗。
[0108]作为优选，该方法还包括:裂解气经裂解气出口管线13进入沉降器2之前，通过设置在裂解气出口管线13上的降温装置15对裂解气进行降温，以避免裂解气在高温下进行再裂解，保证其稳定性。
[0109]作为优选，该方法还包括:在裂解气与裂化气的混合气经裂解气与裂化气的混合气出口管线14排出之前，裂解气与裂化气的混合气在沉降器2内经第三气固分离装置16进行气固分离，用于从裂解气与裂化气的混合气中分离得到第三待生催化剂，第三待生催化剂也通过第三待生催化剂管线10进入催化剂再生器5内，用于形成再生催化剂。
[0110]作为优选，该方法还包括:在将第一待生催化剂输送到催化剂再生器5内之前，对第一待生催化剂进行汽提处理，用于脱除吸附在第一待生催化剂上的可挥发烃。同样地，在第二待生催化剂和第三待生催化剂进入催化剂再生器5内之前，对第二待生催化剂和第三待生催化剂进行汽提处理，用于脱除吸附在第二待生催化剂和第三待生催化剂上的可挥发烃，从而增加轻质油的收率。
[0111]作为优选，该方法还包括:在裂解气与裂化气的混合气经裂解气与裂化气的混合气出口管线14排出后，将裂解气与裂化气的混合气输送到分离装置内进行分离，获得具有不同的特定组成的成分，优选获得低碳烯烃。
[0112]具体地，该轻烃反应器I内进行的裂解反应的操作条件如下:反应温度为450-800°C、反应压力为0.1-0.4MPa、空床线速为0.5-15米/秒、所述第一再生催化剂与所述轻烃原料的重量比为1-30。
[0113]可以理解的是，本发明实施例进行裂解反应的操作条件为本领域进行裂解反应常规的操作条件，本发明实施例在此不对其作具体限定。举例来说，为了利于裂解反应的进行，该裂解反应的反应温度为450-800°C，优选为500-700°C ;反应压力为0.1-0.4MPa，优选为0.15-0.35MPa ;反应时间为0.1-5秒，优选0.3-3秒；空床线速为0.5-15米/秒，优选为
0.3-3米/秒；第一再生催化剂与轻烃原料的重量比(即剂油比)为1-30，优选3-20。
[0114]具体地，重油提升管反应器3内进行的裂化反应的操作条件如下:反应温度为400-700°C、反应压力为0.1-0.45MPa、空床线速为1-35米/秒、第二再生催化剂与重油原料的重量比为1-30。
[0115]可以理解的是，本发明实施例进行裂化反应的操作条件为本领域进行裂化反应常规的操作条件，本发明实施例在此不对其作具体限定。举例来说，为了利于裂化反应的进行，该裂化反应的反应温度为400-700°C，优选为460-650°C ;反应压力为0.1-0.45MPa，优选为0.15-0.35MPa ;反应时间为0.3-30秒，优选为1_15秒；空床线速为1_35米/秒，优选为3-25米/秒；第二再生催化剂与重油原料的重量比为1-30(即剂油比)为1-30，优选
2-20 ο
[0116]其中，上述的“反应压力”指的是反应器内的绝对压力；上述的空床线速指的是单位时间内反应器中上升气体的体积与反应器截面积的比，即反应器内上升气体在单位时间内流动的距离，单位为米/秒。
[0117]其中，在进行裂解反应和裂化反应过程中所使用的再生催化剂为本领域常规的现有技术。例如，该再生催化剂可以为目前工业应用较多的超稳Y(USY)型分子筛催化剂和加入了多产低碳烯烃活性组分如ZSM-5分子筛的催化剂的组合。USY催化剂分子筛骨架有较高的硅铝比、较小的晶胞常数，不仅结构稳定性高，而且耐热和抗化学稳定性较强。该类催化剂粒径分布范围多在20-100 μπι，磨损指数不大于2。加入了多产低碳烯烃助剂的催化剂，不仅能维持高的重油转化率，还能大幅度提高目标烯烃的产率。
[0118]作为优选，为了利于深度裂解及深度裂化并减少过程能耗，本发明实施例在将轻烃原料注入轻烃反应器I内之前，以及在将重油原料注入重油提升管反应器3内之前，分别对轻烃原料和重油原料进行预热处理。具体地，可以将轻烃原料预热至60-120°C，将重油原料预热至180-280 °C。
[0119]以下将通过具体地实施例进一步地描述本发明。
[0120]在以下具体实施例中操作过程未注明条件者，均按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用原料未注明生产厂商及规格者均为可以通过市购获得的常规产品。
[0121]实施例1
[0122]本发明实施例提供了一种用于制备低碳烯烃的系统，包括:轻烃反应器1、降温装置15、沉降器2、重油提升管反应器3、重油裂化催化剂提升段4、催化剂再生器5、第一气固分离装置6、第二气固分离装置7、第三气固分离装置16、第一汽提器17、第二汽提器18、第一阀门19、第二阀门20、第一待生催化剂管线8、第二待生催化剂管线9、第三待生催化剂管线10、第一再生催化剂管线11、第二再生催化剂管线12、裂解气出口管线13、裂解气与裂化气的混合气出口管线14。
[0123]其中，催化剂再生器5、第一再生催化剂管线11、轻烃反应器1、裂解气出口管线
13、沉降器2顺次连接；第一气固分离装置6设置在轻烃反应器I内部的上部，用于对裂解气和第一待生催化剂进行气固分离；第一汽提器17设置在轻烃反应器I内部的下部，用于对由第一气固分离装置6分离出的催化剂进行汽提处理；降温装置15设置在裂解气出口管线13上，用于对裂解气进行降温；第一阀门19设置在第一待生催化剂管线8上。
[0124]催化剂再生器5、第二再生催化剂管线12、重油裂化催化剂提升段4、重油提升管反应器3、第二气固分离装置7顺次连接，该重油提升管反应器3的中上部以及第二气固分离装置7均设置在沉降器2内部；第二阀门20设置在所述第二待生催化剂管线9上。
[0125]第三气固分离装置16设置在沉降器2内部的顶部位置，用于对裂解气与裂化气的混合气进行气固分离；裂解气与裂化气的混合气出口管线14设置在沉降器2外部；第二汽提器18设置在所述沉降器2内部的下部，用于对由第二气固分离装置7和第三气固分离装置16分离出的催化剂进行汽提处理。
[0126]轻烃反应器I还通过第一待生催化剂管线8与重油裂化催化剂提升段4连接；轻烃反应器I还通过第二待生催化剂管线9与催化剂再生器5连接；沉降器2还通过第三待生催化剂管线10与催化剂再生器5连接。
[0127]其中，轻烃反应器I为圆筒状，轻烃反应器I内径为重油提升管反应器3内径的4倍，轻烃反应器I底部反应区的高度为重油提升管反应器3高度的0.2倍。
[0128]实施例2
[0129]本实施例利用实施例提供的系统制备低碳烯烃，包括以下步骤:
[0130]反应路径1:将预热至90°C的轻烃原料注入轻烃反应器I内，与此同时，催化剂再生器5中的再生催化剂经第一再生催化剂管线11进入轻烃反应器I内，在轻烃反应器I内，轻烃原料与再生催化剂接触并发生裂解反应，得到裂解气和第一待生催化剂，裂解气包括低碳烯烃。
[0131]该裂解气与第一待生催化剂经第一气固分离装置6进行气固分离后，裂解气通过降温装置15降温后经裂解气出口管线13进入沉降器2 ;而第一待生催化剂经第一汽提器17汽提后通过如下方式进行利用:(I)经第一待生催化剂管线8输送到重油裂化催化剂提升段4内，用于重油原料的裂化以及(2)经第二待生催化剂管线9输送到催化剂再生器5内，用于形成再生催化剂。
[0132]与反应路径I同时进行的反应路径2:将将预热至200°C的重油原料注入重油提升管反应器3内，与此同时，催化剂再生器5中的再生催化剂经第二再生催化剂管线12进入重油裂化催化剂提升段4内，以及第一待生催化剂经第一待生催化剂管线8输送到重油裂化催化剂提升段4内，在重油裂化催化剂提升段4内，重油原料与再生催化剂以及第一待生催化剂接触并发生裂化反应，得到裂化气和第二待生催化剂，该裂化气包括汽油、柴油和液化气。
[0133]裂化气和第二待生催化剂经第二气固分离装置7进行气固分离后，裂化气在沉降器2内与裂解气混合，形成裂解气与裂化气的混合气，裂解气与裂化气的混合气经第三气固分离装置16进行气固分离后，得到更纯净的裂解气与裂化气的混合气和第三待生催化剂。其中，更纯净的裂解气与裂化气经裂解气与裂化气的混合气出口管线14输送到分离装置内进行分离，获得具有不同的特定组成的成分，例如乙烯、丙烯、丁烯、汽油等。
[0134]而第二待生催化剂和第三待生催化剂经第二汽提器18汽提后通过第三待生催化剂管线10进入催化剂再生器5内，用于形成再生催化剂。
[0135]其中，该裂解反应的反应温度为600°C ;反应压力为0.25MPa ;反应时间为I秒；空床线速为2米/秒；第一再生催化剂与轻烃原料的重量比(即剂油比)10。该裂化反应的反应温度为520°C ;反应压力为0.26MPa ;反应时间为2秒；空床线速为16米/秒；第二再生催化剂与重油原料的重量比为8。所用的再生催化剂为超稳Y (USY)型分子筛催化剂和含一定比例的ZSM-5分子筛催化剂。
[0136]可见，利用本发明实施例提供的方法制备低碳烯烃，不仅能够在轻烃裂解过程中，为轻烃裂解提供足够的热量，利于轻烃的深度裂解，生成大部分为低碳烯烃的裂解气，而且有效减少了过程能耗。
[0137]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种用于制备低碳烯烃的系统，包括:轻烃反应器、沉降器、重油提升管反应器、重油裂化催化剂提升段、催化剂再生器、第一气固分离装置、第二气固分离装置、第一待生催化剂管线、第二待生催化剂管线、第三待生催化剂管线、第一再生催化剂管线、第二再生催化剂管线、裂解气出口管线、裂解气与裂化气的混合气出口管线； 所述催化剂再生器、所述第一再生催化剂管线、所述轻烃反应器、所述裂解气出口管线、所述沉降器顺次连接，所述第一气固分离装置设置在所述轻烃反应器内部； 所述催化剂再生器、所述第二再生催化剂管线、所述重油裂化催化剂提升段、所述重油提升管反应器、所述第二气固分离装置顺次连接，所述重油提升管反应器的中上部以及所述第二气固分离装置均设置在所述沉降器内部； 所述裂解气与裂化气的混合气出口管线设置在所述沉降器外部； 所述轻烃反应器还通过所述第一待生催化剂管线与所述重油裂化催化剂提升段连接; 所述轻烃反应器还通过所述第二待生催化剂管线与所述催化剂再生器连接； 所述沉降器还通过所述第三待生催化剂管线与所述催化剂再生器连接。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括降温装置，所述降温装置设置在所述裂解气出口管线上，用于对裂解气进行降温。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第三气固分离装置，所述第三气固分离装置设置在所述沉降器内部的顶部位置，用于对裂解气与裂化气的混合气进行气固分离。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第一汽提器和第二汽提器; 所述第一汽提器设置在所述轻烃反应器的内部，用于对由所述第一气固分离装置分离出的催化剂进行汽提处理； 所述第二汽提器设置在所述沉降器的内部，用于对由所述第二气固分离装置和所述第三气固分离装置分离出的催化剂进行汽提处理。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第一阀门和第二阀门； 所述第一阀门设置在所述第一待生催化剂管线上； 所述第二阀门设置在所述第二待生催化剂管线上。6.根据权利要求1-5任一项所述的系统，其特征在于，所述轻烃反应器为圆筒状，所述轻烃反应器内径为所述重油提升管反应器内径的2-6倍，所述轻烃反应器的底部反应区的高度为所述重油提升管反应器高度的0.1-0.5倍。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括分离装置，所述分离装置与所述裂解气与裂化气的混合气出口管线连接，用于将所述裂解气与裂化气的混合气分离成具有不同的特定组成的成分。8.利用权利要求1-7任一项所述的系统制备低碳烯烃的方法，包括: 反应路径1:将轻烃原料注入轻烃反应器内，与此同时，催化剂再生器中的再生催化剂经第一再生催化剂管线进入所述轻烃反应器内，在所述轻烃反应器内，所述轻烃原料与所述再生催化剂接触并发生裂解反应，得到裂解气和第一待生催化剂，所述裂解气包括低碳烯烃； 所述裂解气与所述第一待生催化剂经第一气固分离装置进行气固分离后，所述裂解气经裂解气出口管线进入沉降器；而所述第一待生催化剂通过如下方式进行利用:(1)经第一待生催化剂管线输送到重油裂化催化剂提升段内，用于重油原料的裂化；和/或(2)经第二待生催化剂管线输送到所述催化剂再生器内，用于形成再生催化剂； 与所述反应路径I同时进行的反应路径2:将重油原料注入重油提升管反应器内，与此同时，所述催化剂再生器中的所述再生催化剂经第二再生催化剂管线进入所述重油裂化催化剂提升段内，以及可选地，所述第一待生催化剂经所述第一待生催化剂管线输送到所述重油裂化催化剂提升段内，在所述重油裂化催化剂提升段内，所述重油原料与所述再生催化剂以及可选地所述第一待生催化剂接触并发生裂化反应，得到裂化气和第二待生催化剂，所述裂化气包括汽油、柴油和液化气； 所述裂化气和所述第二待生催化剂经第二气固分离装置进行气固分离后，所述裂化气在所述沉降器内与所述裂解气混合，形成裂解气与裂化气的混合气，并经所述裂解气与裂化气的混合气出口管线排出；而所述第二待生催化剂通过第三待生催化剂管线进入所述催化剂再生器内，用于形成再生催化剂。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括:所述裂解气经裂解气出口管线进入沉降器之前，通过设置在所述裂解气出口管线上的降温装置对所述裂解气进行降温。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括:在所述裂解气与裂化气的混合气经所述裂解气与裂化气的混合气出口管线排出之前，所述裂解气与裂化气的混合气在所述沉降器内经第三气固分离装置进行气固分离，用于从所述裂解气与裂化气的混合气中分离得到第三待生催化剂，所述第三待生催化剂也通过所述第三待生催化剂管线进入所述催化剂再生器内，用于形成再生催化剂。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括:在将所述第一待生催化剂输送到所述催化剂再生器内之前，对所述第一待生催化剂进行汽提处理，用于脱除吸附在所述第一待生催化剂上的可挥发烃。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括:在所述第二待生催化剂和所述第三待生催化剂进入所述催化剂再生器内之前，对所述第二待生催化剂和所述第三待生催化剂进行汽提处理，用于脱除吸附在所述第二待生催化剂和所述第三待生催化剂上的可挥发烃。13.根据权利要求8-12任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括:在所述裂解气与裂化气的混合气经所述裂解气与裂化气的混合气出口管线排出后，将所述裂解气与裂化气的混合气输送到分离装置内进行分离，获得具有不同的特定组成的成分。14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述轻烃反应器内进行的所述裂解反应的操作条件如下:反应温度为450-800°C、反应压力为0.1-0.4MPa、空床线速为0.5_15米/秒、所述第一再生催化剂与所述轻烃原料的重量比为1-30。15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述重油提升管反应器内进行的所述裂化反应的操作条件如下:反应温度为400-700°C、反应压力为0.1-0.45MPa、空床线速为1-35米/秒、所述第二再生催化剂与所述重油原料的重量比为1-30。16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在将所述轻烃原料注入所述轻烃反应器内之前，以及在将所述重油原料注入所述重油提升管反应器内之前，分别对所述轻烃原料和所述重油原料进行预热处理。
【文档编号】C10G11/00GK105861028SQ201510028139
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年1月20日
【发明人】李雅华, 郝希仁, 谢恪谦, 张国磊
【申请人】中国石油天然气股份有限公司, 中国石油工程建设公司