本发明专利技术公开了一种利用碳四、轻质油(含石脑油、稳定轻烃、直馏汽油、抽余油、汽油等)和甲醇耦合催化裂解制丙烯乙烯的工艺。该工艺包括原料预处理单元、催化裂解反应‑再生单元、分离单元、干气芳构化单元。本发明专利技术主要解决以碳四、轻质油催化裂解制丙烯乙烯与甲醇制丙烯乙烯过程中的热量耦合问题，并且实现多种原料综合利用，能保证生产的连续性。本发明专利技术可用于生产丙烯乙烯的工业装置中，既能缓解丙烯的供需矛盾，又能提升石化企业的经济效益。
【技术实现步骤摘要】
一种碳四、轻质油和甲醇耦合催化裂解制丙烯乙烯的工艺
本专利技术涉及一种碳四、轻质油和甲醇耦合催化裂解制丙烯乙烯的工艺，应用于石油化工领域。
技术介绍
丙烯作为重要的化工原料，一直处于稀缺状态，价格非常高昂，随着石油资源越来越匮乏，制丙烯的原料也变得越来越稀有。一般工业上多采用石脑油裂解、催化裂化、甲醇制丙烯、丙烷脱氢等途径得到丙烯。近几年来，丁烯裂解制丙烯的研究逐渐受到重视，但是由于来源受限，尚未大规模的应用到工业中。石脑油热裂解是常用的、传统的制乙烯同时副产丙烯的方法，采用热裂解的方法制乙烯、丙烯，根据自由基的反应机理，需要800℃以上的高温，而且产品中丙烯所占比例较低，因此，研究者们希望根据碳正离子机理，采用催化裂解的方法来提高丙烯产率，并且降低能耗，目前催化裂解的温度多在500～600℃左右，且丙烯的收率多在15～38％。CN102603457B公开了一种C3、C4生产丙烯的液化气深加工的生产装置及工艺。该工艺主要包括：裂解单元、吸收稳定单元、气分单元和脱氢单元。将含丙烷丁烷的原料液化气和富含丁烯的液化气送至丁烯裂解生产丙烯单元、丁烷丙烷氧化脱氢制丙烯和丁烯单元，在催化剂作用下高温反应生成丙烯和丁烯，丙烯送至吸收稳定和气分单元最终得到精丙烯，而丁烯作为中间产品送至丁烯裂解单元裂解生成丙烯。CN101844960B公开了一种液化气催化裂解生产丙烯的方法，该方法将普通民用液化气经过脱丙烷、萃取精馏等预处理后，与反应产物换热后，加热到500～600℃，在0.4MPa、重量空速0.8h-1条件下，进行裂解反应，反应产物换热冷却后，再经过吸收、稳定等系统得到高辛烷值汽油、富含丙烯和丁烯的液化气。CN107355508B公开了一种利用液化气加工制烃的工艺，包括裂解反应系统、吸收稳定系统、芳构化反应系统、气分原料气提浓系统、芳烃提纯系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是将碳四、轻质油催化裂解制丙烯乙烯和甲醇制丙烯乙烯中的反应热耦合起来，便于控制反应温度，适用于多种原料。本专利技术所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：一种碳四、轻质油和甲醇耦合催化裂解制丙烯乙烯的工艺，具体特征包括以下步骤：原料碳四进入预处理单元，碳四中含有的丙烯、丙烷等轻组分通过脱碳三塔从塔顶蒸馏出来，送到气分系统的脱乙烷塔中；而碳四及以上轻烃组分作为催化裂解反应的原料进入裂解反应系统。经过预处理后的碳四和轻质油、甲醇混合，经进料泵送到催化裂解反应单元的预热器，把温度提高，然后进入加热炉中，加热到反应引发温度450～650℃，高温的混合原料从裂解反应器顶部进入裂解催化剂床层，发生裂解、氢转移、歧化、芳构化等反应，碳四和轻质油催化裂解反应以吸热为主，而甲醇制丙烯乙烯的反应以放热为主。这两种反应热效应的耦合效果，可通过调整原料的比例来调节，从而控制床层温度。反应产物从反应器底部流出，进入原料预热器，为其提供热量。本工艺中催化裂解催化剂经过一段时间的反应之后会逐渐生焦，需要设置再生系统对本工艺中的催化剂进行再生，该再生系统有两个功能：一是为将含碳的裂解催化剂提供再生服务，二是为含碳的芳构化催化剂提供再生服务。两种催化剂都是以ZSM-5分子筛为基础的金属或非金属改性催化剂，烧焦温度的范围都是380～520℃。再生工艺流程如下：将空气和氮气按照一定比例(空气含量的控制范围为：0～100V％)混合，之后进入循环气压缩机增压、预热，进入加热炉，加热到380～520℃，从反应器顶部进入催化剂床层进行烧焦再生。为了平衡反应热，部分再生空气可以不经加热炉，从压缩机出口直接从反应器的侧部进料口进入反应器。催化裂解反应与干气芳构化反应的两股反应产物经过冷却、压缩后进入分离单元，分离单元由吸收稳定系统和气体分馏系统组成，反应产物首先进入吸收稳定系统，产物中的干气经过吸收，一部分从吸收塔顶排出，一部分返回干气芳构化反应器中。反应产物中的液化气组分经过解吸，进入稳定塔，通过精馏作用，从稳定塔顶出来，通过泵增压送到气分系统。裂解反应产物中含有异丁烯，会随着液化气组分进入稳定塔中，在稳定塔的中上部设置一段MTBE合成催化剂，而MTBE合成的另一股原料甲醇，从稳定塔的中部进料，与异丁烯在MTBE合成催化剂上发生反应，生成MTBE，MTBE和汽油一起从稳定塔底出来，作为汽油调和组分送到罐区。来自稳定塔的液化气中含有丙烯、丙烷、丁烯、丁烷以及少量的C2组分，进入气分系统，通过精馏原理，丙烯在丙烯精馏塔A、B中得到提纯，纯度可达99.7％，丙烷纯度可达95％以上，丁烷和丁烯从脱丙烷塔底出来，一部分作为产品送到罐区，一部分返回到裂解反应器中，参与丁烯裂解制丙烯反应。从吸收塔顶出来的干气进入干气芳构化单元，经过预热后，进入加热炉，被加热到干气芳构化反应温度后，从芳构化反应器顶部进入芳构化反应器中，该反应器设有侧线进料，干气在芳构化催化剂床层上发生叠合、芳构化、异构化等反应，生成RON大于94的汽油调和组分、液化石油气和贫烯干气，反应产物从反应器底部流出进入干气原料预热器，为其提供热量，经过换热装置与催化裂解反应产物混合进入分离单元。所述的一种碳四、轻质油和甲醇耦合催化裂解制丙烯乙烯的工艺，其特征在于：原料轻质油是以碳五～碳十为主要组分的轻烃(含石脑油、直馏汽油、抽余油以及稳定轻烃、汽油等)。所述的一种碳四、轻质油和甲醇耦合催化裂解制丙烯乙烯的工艺，其特征在于：裂解反应所用的催化剂，是以ZSM-5分子筛为主要成分，经过金属或非金属改性而制成，堆密度在0.63～0.73吨/立方米，反应温度450～650℃，压力为0.1～1.0MPa，空速0.1～5h-1。所述的一种碳四、轻质油和甲醇耦合催化裂解制丙烯乙烯的工艺，其特征在于：催化裂解反应器为固定床，分为两段或者两段以上装填，即有两个或两个以上的反应区，内装催化裂解制丙烯乙烯催化剂，其反应器的个数是2个或者2个以上，保证生产的连续性。附图说明图1为本专利技术原料预处理单元、催化裂解反应-再生单元、分离单元、干气芳构化单元的工艺流程图。1-原料液化气进料罐，2-原料液化气进料泵，3-脱碳三塔进料预热器，4-脱碳三塔，5-脱碳三塔顶冷却器，6-脱碳三塔顶回流罐，7-脱碳三塔回流泵，8-脱碳三塔再沸器，9-原料甲醇进料罐，10-原料甲醇进料泵，11-原料C5C6进料罐，12-原料C5C6进料泵，13-裂解原料预热器，14-裂解加热炉，15-裂解反应器，16-裂解加热炉，17-裂解反应器，18-裂解原料预热器，19-芳构化加热炉，20-芳构化反应器，21-芳构化原料预热器，22-空冷器，23-水冷器，24-富气压缩机，25-富气水冷器，26-分液罐，27-吸收解吸塔，28-解吸塔再沸器；29-稳定塔进料泵，30-稳定塔，31-稳定塔顶冷却器，32-稳定塔顶回流罐，33-稳定塔顶回流泵，34-稳定塔再沸器，35-稳定塔底泵，36-汽油水冷器，37-脱丙烷塔进料换热器，38-脱丙烷塔，39-脱丙烷塔顶冷却器，40-脱丙烷塔顶回流罐，41-脱丙烷塔顶回流泵，42-脱丙烷塔再沸器；43-液化气产品水冷器，44-脱乙烷塔，45-脱乙烷塔顶冷却器，46-脱乙烷塔顶回流罐，47-脱乙烷塔顶回流泵，48-脱乙烷塔再沸器，49-丙烯精馏塔A，50-丙烯精馏塔A再沸器，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种碳四、轻质油和甲醇耦合催化裂解制丙烯乙烯的工艺，具体特征包括以下步骤：(1)原料碳四进入预处理单元，碳四中含有的丙烯、丙烷等轻组分通过脱碳三塔从塔顶蒸馏出来，送到气分系统的脱乙烷塔中；而碳四及以上轻烃组分作为催化裂解反应的原料进入裂解反应系统。(2)经过预处理后的碳四和轻质油、甲醇混合，经进料泵送到催化裂解反应单元的预热器，把温度提高，然后进入加热炉中，加热到反应引发温度450～650℃，高温的混合原料从裂解反应器顶部进入裂解催化剂床层，发生裂解、氢转移、歧化、芳构化等反应，碳四和轻质油催化裂解反应以吸热为主，而甲醇制丙烯乙烯的反应以放热为主。这两种反应热效应的耦合效果，可通过调整原料的比例来调节，从而控制床层温度。反应产物从反应器底部流出，进入原料预热器，为其提供热量。本工艺中催化裂解催化剂经过一段时间的反应之后会逐渐生焦，需要设置再生系统对本工艺中的催化剂进行再生，该再生系统有两个功能：一是为将含碳的裂解催化剂提供再生服务，二是为含碳的芳构化催化剂提供再生服务。两种催化剂都是以ZSM‑5分子筛为基础的金属或非金属改性催化剂，烧焦温度的范围都是380～520℃。再生工艺流程如下：将空气和氮气按照一定比例(空气含量的控制范围为：0～100V％)混合，之后进入循环气压缩机增压、预热，进入加热炉，加热到380～520℃，从反应器顶部进入催化剂床层进行烧焦再生。为了平衡反应热，部分再生空气可以不经加热炉，从压缩机出口直接从反应器的侧部进料口进入反应器。(3)催化裂解反应与干气芳构化反应的两股反应产物经过冷却、压缩后进入分离单元，分离单元由吸收稳定系统和气体分馏系统组成，反应产物首先进入吸收稳定系统，产物中的干气经过吸收，一部分从吸收塔顶排出，一部分返回干气芳构化反应器中。反应产物中的液化气组分经过解吸，进入稳定塔，通过精馏作用，从稳定塔顶出来，通过泵增压送到气分系统。裂解反应产物中含有异丁烯，会随着液化气组分进入稳定塔中，在稳定塔的中上部设置一段MTBE合成催化剂，而MTBE合成的另一股原料甲醇，从稳定塔的中部进料，与异丁烯在MTBE合成催化剂上发生反应，生成MTBE，MTBE和汽油一起从稳定塔底出来，作为汽油调和组分送到罐区。来自稳定塔的液化气中含有丙烯、丙烷、丁烯、丁烷以及少量的C2组分，进入气分系统，通过精馏原理，丙烯在丙烯精馏塔A、B中得到提纯，纯度可达99.7％，丙烷纯度可达95％以上，丁烷和丁烯从脱丙烷塔底出来，一部分作为产品送到罐区，一部分返回到裂解反应器中，参与丁烯裂解制丙烯反应。(4)从吸收塔顶出来的干气进入干气芳构化单元，经过预热后，进入加热炉，被加热到干气芳构化反应温度后，从芳构化反应器顶部进入芳构化反应器中，该反应器设有侧线进料，干气在芳构化催化剂床层上发生叠合、芳构化、异构化等反应，生成RON大于94的汽油调和组分、液化石油气和贫烯干气，反应产物从反应器底部流出进入干气原料预热器，为其提供热量，经过换热装置与催化裂解反应产物混合进入分离单元。...
【技术特征摘要】
1.一种碳四、轻质油和甲醇耦合催化裂解制丙烯乙烯的工艺，具体特征包括以下步骤：(1)原料碳四进入预处理单元，碳四中含有的丙烯、丙烷等轻组分通过脱碳三塔从塔顶蒸馏出来，送到气分系统的脱乙烷塔中；而碳四及以上轻烃组分作为催化裂解反应的原料进入裂解反应系统。(2)经过预处理后的碳四和轻质油、甲醇混合，经进料泵送到催化裂解反应单元的预热器，把温度提高，然后进入加热炉中，加热到反应引发温度450～650℃，高温的混合原料从裂解反应器顶部进入裂解催化剂床层，发生裂解、氢转移、歧化、芳构化等反应，碳四和轻质油催化裂解反应以吸热为主，而甲醇制丙烯乙烯的反应以放热为主。这两种反应热效应的耦合效果，可通过调整原料的比例来调节，从而控制床层温度。反应产物从反应器底部流出，进入原料预热器，为其提供热量。本工艺中催化裂解催化剂经过一段时间的反应之后会逐渐生焦，需要设置再生系统对本工艺中的催化剂进行再生，该再生系统有两个功能：一是为将含碳的裂解催化剂提供再生服务，二是为含碳的芳构化催化剂提供再生服务。两种催化剂都是以ZSM-5分子筛为基础的金属或非金属改性催化剂，烧焦温度的范围都是380～520℃。再生工艺流程如下：将空气和氮气按照一定比例(空气含量的控制范围为：0～100V％)混合，之后进入循环气压缩机增压、预热，进入加热炉，加热到380～520℃，从反应器顶部进入催化剂床层进行烧焦再生。为了平衡反应热，部分再生空气可以不经加热炉，从压缩机出口直接从反应器的侧部进料口进入反应器。(3)催化裂解反应与干气芳构化反应的两股反应产物经过冷却、压缩后进入分离单元，分离单元由吸收稳定系统和气体分馏系统组成，反应产物首先进入吸收稳定系统，产物中的干气经过吸收，一部分从吸收塔顶排出，一部分返回干气芳构化反应器中。反应产物中的液化气组分经过解吸，进入稳定塔，通过精馏作用，从稳定塔顶出来，通过泵增压送到气分系统。裂解反应产物中含...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁艳明，陈保华，谷宗昌，张瑞驰，龚小燕，俞祥麟，郭金宝，
申请(专利权)人：北京惠尔三吉绿色化学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11
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