本发明专利技术涉及一种石油烃原料催化转化制烯烃的方法，属于石油烃类催化转化技术领域。所述方法采用重质石油烃和加氢裂化尾油为原料生产烯烃，重质石油烃先在第一反应再生系统的第一催化剂环境下催化转化，生成的气相产品部分或全部进入第二反应再生系统，与加氢裂化尾油一起，在第二催化剂环境下，进行次高温反应和高温反应，制备烯烃。本发明专利技术设置了逐渐升温的三级温度梯度串联即第一反应器低温区、第二反应器次高温区和第二反应器高温区，同时为低温裂解和高温裂解分别配置适宜的专用催化剂，实现双反应系统和双催化剂循环，提高了高价值目的产品的收率。
【技术实现步骤摘要】
一种石油烃原料催化转化制烯烃的方法及其装置
本专利技术属于石油烃类催化转化
，特别涉及一种石油烃原料催化转化制烯烃的方法，本专利技术同时提供了实现上述方法的装置。
技术介绍
以乙烯、丙烯为代表的低碳烯烃是化学工业的最基本原料，现有催化转化技术是在生产汽油、柴油的同时副产低碳烯烃，远不能满足当前市场对有机化工原料的需求。芳烃是产量和规模仅次于乙烯和丙烯的重要有机化工原料，其衍生物广泛用于生产化纤、塑料和橡胶等化工产品和精细化学品，随着石油化工及纺织工业的不断发展，世界上对芳烃的需求量也不断增长。国内外多以天然气或轻质石油馏分为原料，采用乙烯联合装置中蒸汽裂解工艺生产低碳烯烃，由生产乙烯的同时副产大量其他烯烃和芳烃等基础原料。虽然蒸汽裂解技术经过几十年的发展，技术不断完善，但仍具有能耗高、生产成本高、CO2排放量大和产品结构不易调节等技术局限，传统的蒸汽裂解生产乙烯和丙烯的技术正面临严峻的考验。利用催化转化方法制烯烃，同时副产丙烯、丁烯等低碳烯烃以及芳烃等化工原料是解决资源短缺、低成本生产化工产品的新方向，已成为当今重要的研究课题和热点问题。在催化转化制乙烯、丙烯、丁烯等低碳烯烃方面，主要有一下几种思路：1、反应原料通过蒸馏塔分成轻重不同馏分，分别在不同的反应器内进行催化反应。如CN109575982A提供一种原油催化裂解制低碳烯烃和芳烃的方法，原油经脱盐、脱水后，进加热炉加热，然后进蒸馏塔，将原油分成轻重组分，切割点在150～300℃之间；塔顶出来的轻组分和塔底出来的重组分在两个反应器内在水蒸汽气氛下与高温催化剂接触反应。2、反应器内分层进料反应。如CN1898362提供了一种生产低碳烯烃和芳烃的方法,原料与催化裂解催化剂接触，反应根据原料性质至少分两层进料,除目的产品外，来自分馏塔的不同液态反应产物从不同位置返回反应器再次转化。CN1215041A提供了一种多种进料烃类直接转化制烯烃方法制乙烯、丙烯、芳烃等，反应器上设置多组进料口，使性质不同的烃类从不同的进料口进入装置，并在各部相同的工艺条件下进行裂解反应。CN104560154A提供给了一种多产低碳烯烃和轻芳烃的烃类催化转化方法，该方法包括：将重质烃类原料与裂化催化剂在第一反应器接触进行催化裂化反应，然后分离得到第一积碳催化剂和第一反应产物；将轻质烃原料从第二反应器的上游注入，将中质烃类原料从第二反应器中部注入，进行催化裂化反应；将所述第二反应器中产生的反应混合物引入第三反应器继续进行反应，然后分离得到第二积碳催化剂和第二反应产物。其中所述裂化催化剂为含有改性β沸石的裂化催化剂，所述改性β沸石为磷和过渡金属M改性的β沸石。3、在原料油提升管外，另建反应器使不同馏分再次催化转化，即采用多反应器形式，第一反应器进行常规原料油反应，经分馏后某一或几种馏分如粗汽油进入另建反应器进一步转化得到目的产品；如CN1388216公开了一种制取丙烯、丁烯及低烯烃含量汽油的催化转化方法，包括以下步骤：(1)预热后的烃油(仍然是液体)注入提升管中，与含有五元环高硅沸石和Y型沸石的催化剂接触并反应，油剂混合物经提升管进入流化床；(2)汽油注入流化床中，与来自提升管的催化剂接触并反应；(3)分离油剂混合物，反应后的催化剂经汽提、送入再生器中再生，再生后的催化剂返回提升管循环使用。该方法既可增产低碳烯烃又可生产低烯烃含量的高品质汽油。CN1258580C公开了一种催化转化汽油深度降烯烃增辛烷值的改质方法和系统，是在重油催化转化装置的反应-再生系统中增设一个催化改质反应器，对催化转化汽油馏分进行催化改质反应。所改质的催化转化汽油馏分可以是粗汽油全馏分、粗汽油轻馏分或粗汽油重馏分，这些馏分是在分馏塔塔顶建立二级冷凝系统来获取的。4、轻质原料产低碳烯烃。CN104557378A公布了一种石脑油催化裂解产丙烯的方法。该方法包括：(1)在预处理条件下，将石脑油与预处理剂接触，得到碱性氮含量降低的处理油；(2)在石脑油催化裂解反应条件下，将步骤(1)得到的处理油和水与催化剂接触，得到催化裂解产物。5、为了增加低碳烯烃的产率，可以采用加入适合小分子烃裂化的“辅助催化剂”,一般加入重油反应催化剂量的5～8％,可增加1～1.5％的丙烯。以上这些流化催化转化(FCC)降烯烃技术和增产化工原料技术存在一些共同的缺陷如下：1、不同原料要求不同的催化剂，重油裂解需要催化剂的大分子裂解能力高，且一般需要较大孔径；C4、C5裂解则需要具有低碳烯烃选择性的催化剂,一般需要较小孔径；而上述现有工艺皆使用相同的催化剂，即只用一种催化剂。虽然为了增产低碳烯烃，可在再生器中添加5～8％的助剂，使小分子进一步转化，但是当助剂加入FCC催化剂中时，由于对催化剂产生稀释作用，必然导致催化剂裂解活性降低。通常每加5％的助剂，重油裂解转化率降低1个百分点，而重油转化率的降低是严重影响FCC技术经济性的重要因素，同时由于与重油裂解催化剂混合后，助剂的浓度很低，对目的产品的改进受到限制。2、由于第二反应系统需要的反应热较多，生焦一般较少，自身生焦的再生放热不能提供反应需要的热量，若利用原有技术建立独立的第二反应系统受到热平衡问题制约。3、各种回炼方法都是将馏分经分馏塔分离、换热冷却为液体后再返回反应器，不同馏分先经分馏塔换热降温为液体，分离后直接或经适当重新预热后(仍然是液体)返回原反应器或进另一反应器进一步转化。经过先降温又升温的过程，增加了设备和能耗投入，使工艺技术经济性大打折扣。4、石油烃制乙烯需要较高的反应温度，一般高于650℃；由催化裂化原料油、尤其是重质原料油催化制烯烃反应过程是逐渐裂化、分子量逐渐缩小的过程；越小的分子越难活化，需要的反应温度越高，温度高自然再加热裂化反应，影响目的产品的选择性；如何分配好反应温度和石油烃的分子特征，平衡好催化裂化反应和热裂化反应，实现对反应的限制控制有重要意义；希望的反应过程是，在重油等大分子裂化阶段尽量增加催化反应比重，限制热裂化，在小分子裂化阶段逐渐提高温度、增加热裂化反应比例；但已有技术反应过程热量都是在反应器入口区提供，反应是逐渐降温过程，尤其对制烯烃的反应，由于要求的反应温度高，导致开始阶段即反应器下部的重油裂化阶段反应温度更高，重组分直接进行了热裂化反应，降低了催化裂化反应的效果。CN200810140866.7公开了一种催化转化方法，依次在第一反应系统和第二反应系统中进行，原料油进入第一反应系统中催化反应后产生的全部或部分馏分以气态和/液态形式进入第二反应系统进一步进行催化反应，第一反应系统与第二反应系统根据反应原料与目的产物的不同分别使用相应的催化剂。该方法通过使用两个反应系统，使用针对性催化剂对不同馏分进行选择性催化转化，克服了采用单一催化剂时选择性差、助剂含量低且对催化剂产生的稀释作用等缺陷。但该方法仍然存在下述问题：无论是第一反应系统的原料油裂化，还是第二反应系统的气相中间组分进一步催化裂化，其反应过程热量仍是在反应器入口区提供，反应是逐渐升温过程，在中间组分不断反应过程中，分子逐渐变小，在反应器后段，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种石油烃原料催化转化制烯烃的方法，以重质石油烃(R12)和加氢裂化尾油(R32)为原料，在第一反应再生系统和第二反应再生系统进行催化转化制烯烃，第一反应再生系统使用第一催化剂，第二反应再生系统使用第二催化剂；其特征在于：所述方法包括以下步骤：/n(1)重质石油烃(R12)首先在第一反应再生系统催化转化，进入第一反应器(R10)，在来自第一再生器(G10)的第一催化剂环境下进行催化裂化反应，所述第一反应器(R10)的反应器出口反应温度为490～600℃，反应时间0.5～5.0s，反应压力绝压0.23～0.50Mpa；在第一反应器(R10)反应形成的物流进入第一沉降器(D10)分离出第一催化剂后，形成第一反应系统产品(R14)；所述第一沉降器(D10)分离出的第一催化剂在第一汽提段(S10)汽提后进入第一再生器(G10)再生，循环使用；/n(2)所述第一反应系统产品(R14)或分离出重组分后的第一反应系统产品轻组分(R14G)，与所述加氢裂化尾油(R32)，进入第二反应再生系统，进行催化转化；/n所述第一反应系统产品(R14)或第一反应系统产品轻组分(R14G)，与所述加氢裂化尾油(R32)，均进入第二反应再生系统的上下分区的第二反应器(R20)，进行下述催化转化：/n或者所述第一反应系统产品(R14)或第一反应系统产品轻组分(R14G)，先进入第二反应器(R20)的次高温反应区(R27)底部，在来自第二再生器(G20)经第二再生立管Ⅰ(G24)引入的第二催化剂Ⅰ环境下进行次高温反应，反应温度520～600℃，反应时间0.1～5.0s，反应压力绝压0.20MPa～0.40MPa，实际反应温度由进入次高温反应区(R27)的催化剂量控制，次高温反应区(R27)的产物和催化剂向上流动进入第二反应器(R20)的高温反应区(R28)，与直接进入高温反应区(R28)的加氢裂化尾油(R32)混合，在来自第二再生器(G20)经第二再生立管Ⅱ(G22)引入的第二催化剂Ⅱ环境下进行温度升高的高温反应，反应温度550～750℃，反应时间0.1～5.0s，反应压力绝压0.20MPa～0.40MPa，实际反应温度由进入高温反应区(R28)的催化剂量控制；或者第一反应系统产品(R14)或第一反应系统产品轻组分(R14G)直接在高温反应区(R28)反应，加氢裂化尾油(R32)先进入次高温反应区(R27)进行次高温反应，然后和催化剂向上流动进入高温反应区(R28)，与直接进入高温反应区(R28)的第一反应系统产品(R14)或第一反应系统产品轻组分(R14G)混合，进行高温反应；或者第一反应系统产品(R14)或第一反应系统产品轻组分(R14G)以及加氢裂化尾油(R32)都直接进入次高温反应区(R27)进行次高温反应，然后和催化剂向上流动进入高温反应区(R28)继续反应；在第二反应器(R20)反应形成的物流进入第二沉降器(D20)分离出催化剂后，得到第二反应系统产品(R24)；所述第二沉降器(D20)分离出的催化剂在第二汽提段(S20)汽提后进入第二再生器(G20)再生，循环使用；/n或者所述第一反应系统产品(R14)或第一反应系统产品轻组分(R14G)，进入第二反应再生系统的上下分区的第二反应器(R20)，依次在次高温反应区(R27)和高温反应区(R28)反应，同时加氢裂化尾油(R32)在第二反应再生系统独立的第三反应器(R30)反应；第一反应系统产品(R14)或第一反应系统产品轻组分(R14G)先进入次高温反应区(R27)底部，在来自第二再生器(G20)经第二再生立管Ⅰ(G24)引入的第二催化剂Ⅰ环境下进行次高温反应，次高温反应区(R27)的产物和催化剂向上流动，进入高温反应区(R28)，在来自第二再生器(G20)经第二再生立管Ⅱ(G22)引入的第二催化剂Ⅱ环境下进行温度升高的高温反应，加氢裂化尾油(R32)进入第三反应器(R30)下部，在来自第二再生器(G20)经第二再生立管Ⅲ(G34)引入的第二催化剂Ⅲ环境下进行高温反应，所述第三反应器(R30)，反应温度550℃～720℃，反应时间0.5～5.0s，反应压力绝压0.2～0.4MPa；在第二反应器(R20)和第三反应器(R30)反应形成的物流进入第二沉降器(D20)分离出催化剂后，得到第二反应系统产品(R24)；所述第二沉降器(D20)分离出的催化剂在第二汽提段(S20)汽提后进入第二再生器(G20)再生，循环使用。/n...
【技术特征摘要】
1.一种石油烃原料催化转化制烯烃的方法，以重质石油烃(R12)和加氢裂化尾油(R32)为原料，在第一反应再生系统和第二反应再生系统进行催化转化制烯烃，第一反应再生系统使用第一催化剂，第二反应再生系统使用第二催化剂；其特征在于：所述方法包括以下步骤：
(1)重质石油烃(R12)首先在第一反应再生系统催化转化，进入第一反应器(R10)，在来自第一再生器(G10)的第一催化剂环境下进行催化裂化反应，所述第一反应器(R10)的反应器出口反应温度为490～600℃，反应时间0.5～5.0s，反应压力绝压0.23～0.50Mpa；在第一反应器(R10)反应形成的物流进入第一沉降器(D10)分离出第一催化剂后，形成第一反应系统产品(R14)；所述第一沉降器(D10)分离出的第一催化剂在第一汽提段(S10)汽提后进入第一再生器(G10)再生，循环使用；
(2)所述第一反应系统产品(R14)或分离出重组分后的第一反应系统产品轻组分(R14G)，与所述加氢裂化尾油(R32)，进入第二反应再生系统，进行催化转化；
所述第一反应系统产品(R14)或第一反应系统产品轻组分(R14G)，与所述加氢裂化尾油(R32)，均进入第二反应再生系统的上下分区的第二反应器(R20)，进行下述催化转化：
或者所述第一反应系统产品(R14)或第一反应系统产品轻组分(R14G)，先进入第二反应器(R20)的次高温反应区(R27)底部，在来自第二再生器(G20)经第二再生立管Ⅰ(G24)引入的第二催化剂Ⅰ环境下进行次高温反应，反应温度520～600℃，反应时间0.1～5.0s，反应压力绝压0.20MPa～0.40MPa，实际反应温度由进入次高温反应区(R27)的催化剂量控制，次高温反应区(R27)的产物和催化剂向上流动进入第二反应器(R20)的高温反应区(R28)，与直接进入高温反应区(R28)的加氢裂化尾油(R32)混合，在来自第二再生器(G20)经第二再生立管Ⅱ(G22)引入的第二催化剂Ⅱ环境下进行温度升高的高温反应，反应温度550～750℃，反应时间0.1～5.0s，反应压力绝压0.20MPa～0.40MPa，实际反应温度由进入高温反应区(R28)的催化剂量控制；或者第一反应系统产品(R14)或第一反应系统产品轻组分(R14G)直接在高温反应区(R28)反应，加氢裂化尾油(R32)先进入次高温反应区(R27)进行次高温反应，然后和催化剂向上流动进入高温反应区(R28)，与直接进入高温反应区(R28)的第一反应系统产品(R14)或第一反应系统产品轻组分(R14G)混合，进行高温反应；或者第一反应系统产品(R14)或第一反应系统产品轻组分(R14G)以及加氢裂化尾油(R32)都直接进入次高温反应区(R27)进行次高温反应，然后和催化剂向上流动进入高温反应区(R28)继续反应；在第二反应器(R20)反应形成的物流进入第二沉降器(D20)分离出催化剂后，得到第二反应系统产品(R24)；所述第二沉降器(D20)分离出的催化剂在第二汽提段(S20)汽提后进入第二再生器(G20)再生，循环使用；
或者所述第一反应系统产品(R14)或第一反应系统产品轻组分(R14G)，进入第二反应再生系统的上下分区的第二反应器(R20)，依次在次高温反应区(R27)和高温反应区(R28)反应，同时加氢裂化尾油(R32)在第二反应再生系统独立的第三反应器(R30)反应；第一反应系统产品(R14)或第一反应系统产品轻组分(R14G)先进入次高温反应区(R27)底部，在来自第二再生器(G20)经第二再生立管Ⅰ(G24)引入的第二催化剂Ⅰ环境下进行次高温反应，次高温反应区(R27)的产物和催化剂向上流动，进入高温反应区(R28)，在来自第二再生器(G20)经第二再生立管Ⅱ(G22)引入的第二催化剂Ⅱ环境下进行温度升高的高温反应，加氢裂化尾油(R32)进入第三反应器(R30)下部，在来自第二再生器(G20)经第二再生立管Ⅲ(G34)引入的第二催化剂Ⅲ环境下进行高温反应，所述第三反应器(R30)，反应温度550℃～720℃，反应时间0.5～5.0s，反应压力绝压0.2～0.4MPa；在第二反应器(R20)和第三反应器(R30)反应形成的物流进入第二沉降器(D20)分离出催化剂后，得到第二反应系统产品(R24)；所述第二沉降器(D20)分离出的催化剂在第二汽提段(S20)汽提后进入第二再生器(G20)再生，循环使用。
2.权利要求1所述的石油烃原料催化转化制烯烃的方法，其特征在于：所述第一反应系统产品(R14)先经分离塔或分馏塔分离出重组分，形成第一反应系统产品轻组分(R14G)，第一反应系统产品轻组分(R14G)再以气相状态进入第二反应再生系统。
3.权利要求1所述的石油烃原料催化转化制烯烃的方法，其特征在于：所述重质石油烃(R12)为减压蜡油、渣油、焦化蜡油、脱沥青油、加氢蜡油、加氢渣油、加氢催化柴油、原油、凝析油...
【专利技术属性】
技术研发人员：石宝珍，李荻，郭江伟，
申请(专利权)人：青岛京润石化设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37
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