利用温度梯度工艺直接催化裂化原油制造技术

一种用于将未蒸馏且未分馏的烃类材料转化成烃类产物的直接催化裂化系统，所述烃类产物包含轻质烯烃和C6-8芳香族化合物。所述直接催化裂化系统包括移动催化剂床反应器，其具有一个或多个催化反应区，并且被构造成能够调节其内部温度。所述直接催化裂化系统还包括催化剂再生系统。一种利用所述直接催化裂化系统将未蒸馏且未分馏的烃类材料转化成烃类产物的方法。所述方法包括引入包含蒸汽和未蒸馏且未分馏的烃类材料的移动床反应器进料的步骤。所述方法还包括以下步骤：将直接裂化催化剂引入移动催化剂床反应器的催化反应区，运行所述直接催化裂化系统以使在直接裂化催化剂的存在下将烃类材料转化成产物烃，以及从所述移动催化剂床反应器将产物烃排出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用温度梯度工艺直接催化裂化原油
本专利技术的领域涉及用于将未蒸馏且未分馏的烃类材料转化成为产物烃的方法和系统。更具体而言，本专利技术的领域涉及用于将烃类材料、尤其是未蒸馏且未分馏的原油，转化成为包含轻质烯烃和C6-8芳香族化合物的混合物的烃类产物的系统和方法。
技术介绍
随着与我们使用不可再生资源(包括原油、气凝析油和天然气)作为基础来制造运输燃料相关的全球意识的提升，使用汽油和柴油燃料的长期上涨趋势可能最终会稳定，甚至在接下来的几十年中还会衰弱，即使考虑到全球人口增加的情况也是如此。然而，对于部分来源于烃类材料的石油化工产品或化学品的总需求将会持续上升。人类社会以及其持续的技术进步将会要求基础的、中等的和高级的石油化工类产品，尤其是芳香族化合物和聚合物。 现代化的石油化工炼油厂的设计集中在从石油桶中几乎每一种馏分来制造发动机燃料。天然气、凝析液和原油具有可用于制造炼油厂中间体的烃类馏分，包括LPG、天然汽油、石脑油、煤油、常压瓦斯油和减压瓦斯油。进而，下游工艺将这些炼油厂中间体转化成为用于汽油、航空煤油(jet)、柴油和重质运输燃料的燃料组分。炼油厂还制造化学原料，包括乙烯和丙烯之类的烯烃、以及作为一次或二次工艺产品的二甲苯之类的芳香族化合物。但是，现有的用于从原油的馏分或者其他烃类材料来源来制造化学原料的工艺是耗费能量、时间和资金的。 烃类材料的馏分可用作化学品生产的原料。常规的烃类原料馏分包括乙烷、LPG、石脑油和瓦斯油。化学品制造商使用这些馏分来制造“轻质”烯烃(例如，乙烯和丙烯)供下游使用。用于由烷烃生成烯烃的两种主要的技术包括蒸汽裂化工艺和流化催化裂化(FCC)工艺。“裂化”是存在于烃类材料中的碳-碳键的断裂。 蒸汽或“热”裂化为非催化的石油化工转化工艺。蒸汽裂化能够由各种液态和气态的烃类原料(包括乙烷和重质石脑油)制造简单的烯烃，包括乙烯、丙烯和丁烯；丁二烯；以及芳香族化合物，包括BTEX化合物(苯、甲苯、乙苯和二甲苯的三种异构体)。例如，将石脑油原料与过热蒸汽混合(其中过热蒸汽充当稀释剂和热能的供应者)，然后将其引入到在约700-900°C下运行的重整炉中，从而由石脑油原料中的烷烃材料的裂解制造烯烃和氢气形式。 热裂化是一种广泛认可和使用的制造轻质烯烃的工艺；但是，它也是石油化工工业中最耗费能源的工艺之一。蒸汽裂化器的热解阶段能够消耗约65%的设备工艺能量。其也可以占工艺总能量损失的约75%。避免使用完全基于热能的工艺能够显著降低制造烯烃和芳香族化合物所需的能量。 流化催化裂化(FCC)工艺既利用热处理反应工艺又利用催化处理反应工艺。该工艺利用在汽化的进料烃的上升流中混合和悬浮的催化剂，从而形成固体催化剂的流化床。预热的烃类进料(通常为瓦斯油)通过进料嘴喷洒至提升管的底部。热的、流化的催化剂与烃类进料接触，使得该进料闪蒸为蒸气。在蒸气状态下，烃催化裂解成为烯烃和芳香族化合物以及低碳链烷烃和环烷烃。裂化的烃类产物从FCC单元排出。下游系统将裂化产物冷却并将其分为氢气至燃料油，然后该燃料油被分布在其他用于进一步加工的各个系统中。催化裂化工艺的副产物是位于催化剂上的“焦炭”，其为碳残余物的形式。FCC工艺中的第二单元将焦化或“失效”的催化剂收集起来，利用蒸汽和随后的氧气源使催化剂“再生”，以再次用于FCC中。FCC工艺将催化剂预热并将再生的催化剂再次引入至提升管中，重复该裂化循环。 “焦炭”和派生词(即，“焦化”)是指高分子量的含碳固体，主要但非排他地由碳原子构成。最通常地，焦炭残余物由在高处理温度下被引入的烃类材料的氢的脱除而形成，包括多核芳香族化合物和浙青质类材料的凝结。将焦炭暴露于氧气中之后形成碳氧化物从而将其除去。 FCC工艺比蒸汽裂化工艺的能效高得多；但是FCC工艺也只能够处理某几种类型污染物，包括焦炭、酸和特定的重金属。含氮和含硫的化合物是公知的FCC催化剂毒物。 热工艺和FCC工艺的设计和功能不能够处理作为一次进料的全部沸点范围的原油。对于全部沸点范围的烃类进料的裂解存在两个主要的挑战性问题，这阻止了这两个工艺的应用:由于形成焦炭和来自重金属以及存在于未分馏的烃类进料中的毒物的催化剂污染，导致催化剂快速失活，因此难以使用基于催化剂的体系。宽泛的温度范围(在该范围内，“可裂化的”原油组分裂化)导致纯热性工艺的工艺控制和长期系统完整性(即，基于温度/时间的应力破坏)产生问题。
技术实现思路
直接催化裂化系统可用于将未蒸馏且未分馏的烃类材料转化成为烃类产物。烃类产物包括轻质烯烃和C6-8芳香族化合物，包括苯、二甲苯、乙苯和甲苯。所述直接催化裂化系统包括移动催化剂床反应器，其具有一个或多个催化反应区，并且能够保持反应器的内部温度。所述直接催化裂化系统还包括催化剂再生系统。 所述直接催化裂化系统的一个实施方案包括移动催化剂床反应器，其能够沿着所述移动催化剂床反应器的操作长度保持线性温度梯度。所述直接催化裂化系统的一个实施方案包括移动催化剂床反应器，其能够沿着所述移动催化剂床反应器的操作长度保持多于一个的内部固定温度区。 一种利用所述直接催化裂化系统将未蒸馏且未分馏的烃类材料转化成烃类产物的方法，包括将包含蒸汽和未蒸馏且未分馏的烃类材料的移动床反应器进料引入至所述直接催化裂化系统的步骤。所述方法的一个实施方案包括，引入氧气、氢气、循环的烃、蒸馏和分馏的烃类材料、废弃的烃类材料以及它们的组合。转化的方法包括，将直接裂化催化剂引入至所述移动催化剂床反应器的催化反应区的步骤。转化的方法包括以下的步骤:运行所述直接催化裂化系统，使得在直接裂化催化剂的存在下，被引入的烃类材料发生反应生成产物烃，产物烃包括轻质烯烃和C6-8芳香族化合物。转化的方法包括将产物烃从所述直接催化裂化系统排出的步骤。 所述方法的一个实施方案包括调节所述移动催化剂床反应器的内部温度，使得所述直接催化裂化系统沿着所述移动催化剂床反应器的操作长度保持线性内部温度梯度。所述方法的一个实施方案包括调节所述移动催化剂床反应器的内部温度，使得所述直接催化裂化系统沿着所述移动催化剂床反应器的操作长度保持至少一个内部固定温度区。 烃类材料直接转化为用作化学原料的烃类产物不需进行烃类材料的预先分馏或纯化。直接转化还能避免大的分馏设备的资金费用，并能避免将它们处理成燃料所需的能量。直接转化成有用的化学品(如烯烃和芳香族化合物)确保了不可再生的烃类材料的最佳和最有价值的利用。 所述直接催化裂化系统包括移动催化剂床反应器，该移动催化剂床反应器包含直接烃类裂化催化剂。所述移动催化剂床反应器相比于静态床催化剂系统的改进在于，该系统能够在连续运行的同时处理催化剂的毒物和焦炭。所述移动催化剂床反应器还为催化剂与烃类材料提供了延长的接触。更长的接触时间允许所述移动催化剂床反应器能够在相对于FCC类型系统更低的温度下运行。内部和其自身的更低的运行温度有助于避免在所述直接裂化催化剂上形成焦炭。 在所述移动催化剂床反应器的运行条件下，所述直接裂化催化剂提高了裂化效率，并减少了催化剂上焦炭的形成。焦炭形成速率和特定烃类物质的裂化速率均为温度的函数。烃的较低沸点温度馏分(例如，乙烷和丁烷)较不容易形成焦本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用直接催化裂化系统将未蒸馏且未分馏的烃类材料转化成烃类产物的方法，所述方法包括以下步骤：将移动床反应器进料引入至所述直接催化裂化系统的移动催化剂床反应器，使得所述移动床反应器进料与包含在位于所述移动催化剂床反应器内的催化反应区中的直接裂化催化剂相互混合，其中所述移动床反应器进料包含蒸汽和未蒸馏且未分馏的烃类材料；将所述直接裂化催化剂引入至所述移动催化剂床反应器的所述催化反应区；以及运行所述直接催化裂化系统，使得沿着所述移动催化剂床反应器的操作长度保持内部温度分布，使得包含所述直接裂化催化剂的移动催化剂床保持在所述催化反应区中，使得在所述催化反应区中在所述直接裂化催化剂的存在下将所述烃类材料转化成产物烃并且将所述直接裂化催化剂转化成为失效的直接裂化催化剂，使得所述失效的直接裂化催化剂由所述催化反应区传送到催化剂再生系统，以及使得由所述移动催化剂床反应器产生烃类产物，所述烃类产物包含轻质烯烃和C6‑8芳香族化合物；其中所述直接催化裂化系统包括所述移动催化剂床反应器和所述催化剂再生系统，并且其中所述移动催化剂床反应器具有所述催化剂反应区，并且能够沿着该移动催化剂床反应器的操作长度保持所述移动催化剂床反应器的内部温度分布。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.14 US 61/659,6491.一种利用直接催化裂化系统将未蒸馏且未分馏的烃类材料转化成烃类产物的方法，所述方法包括以下步骤:将移动床反应器进料引入至所述直接催化裂化系统的移动催化剂床反应器，使得所述移动床反应器进料与包含在位于所述移动催化剂床反应器内的催化反应区中的直接裂化催化剂相互混合，其中所述移动床反应器进料包含蒸汽和未蒸馏且未分馏的烃类材料；将所述直接裂化催化剂引入至所述移动催化剂床反应器的所述催化反应区；以及运行所述直接催化裂化系统，使得沿着所述移动催化剂床反应器的操作长度保持内部温度分布，使得包含所述直接裂化催化剂的移动催化剂床保持在所述催化反应区中，使得在所述催化反应区中在所述直接裂化催化剂的存在下将所述烃类材料转化成产物烃并且将所述直接裂化催化剂转化成为失效的直接裂化催化剂，使得所述失效的直接裂化催化剂由所述催化反应区传送到催化剂再生系统，以及使得由所述移动催化剂床反应器产生烃类产物，所述烃类产物包含轻质烯烃和(:6-8芳香族化合物；其中所述直接催化裂化系统包括所述移动催化剂床反应器和所述催化剂再生系统，并且其中所述移动催化剂床反应器具有所述催化剂反应区，并且能够沿着该移动催化剂床反应器的操作长度保持所述移动催化剂床反应器的内部温度分布。2.权利要求1所述的方法，其中蒸汽与所述烃类材料的重量比在0.1至2的范围内。3.权利要求1或2所述的方法，其中所述移动床反应器进料还包含氧气。4.权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述移动床反应器进料还包含氢气。5.权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述移动床反应器进料还包含可循环的烃类材料，其中可循环的烃类材料与烃类材料的重量比在0.1至0.75的范围内。6.权利要求5所述的方法，其中所述可循环的烃类材料包含产物烃，并且其中产物烃与烃类材料的重量比在0.2至0.75的范围内。7.权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述烃类产物中轻质烯烃与(:6-8芳香族化合物的重量比在2至20的范围内。8.权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述轻质烯烃包括乙烯和丙烯，并且其中所述烃类产物中乙烯与丙烯的重量比在1:5至5:1的范围内。9.权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述内部温度分布在所述移动床反应器进料的引入位置和所述烃类产物的排出位置之间保持为温度梯度，其中所述温度梯度中的最低温度接近所述弓I入位置，最高温度接近所述排出位置。10.权利要求9所述的方法，其中沿着所述移动催化剂床反应器的操作长度所述温度梯度是固定不变的，其中所述温度梯度的最低温度位于所述移动床反应器进料的引入位置，所述温度梯度的最高温度位于所述烃类产物的排出位置。11.权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述内部温度分布在所述移动床反应器进料的引入位置和所述烃类...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·徐，易卜拉欣·阿巴，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯;SA