一种重油和轻烯烃组合进料制备丙烯的反应器及方法技术

技术编号:3989083 阅读:168 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种制备丙烯用提升管反应器,提升管反应器包括上、下两段管道,上段管道为直管,下段管道为扩径段,其外形为圆台的管道,圆台的母线与轴线的夹角为1~60°,其中圆台上底面直径大于或等于直管直径,采用该反应器,以重油和轻烯烃组合进料方法进行催化裂化制备丙烯,在提升管上段直管段内轴向平均气速为3~25m/s,扩径段内轴向平均气速在0.1~5m/s,提升管出口温度在460~600℃,轻烯烃占原料油的重量比不大于50%。提高了丙烯收率和选择性,同时兼顾柴油和高辛烷值汽油的生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制备丙烯的方法,具体的说,涉及一种重油和轻烯烃组合进料催 化裂解制备丙烯且兼顾柴油和高辛烷值汽油的方法。
技术介绍
丙烯是重要的基本有机化工原料,其生产路线有石脑油蒸汽裂解、重油催化裂解、 丙烷脱氢和乙烯与2-丁烯易位反应等。从丙烯产量的角度,石脑油蒸汽裂解贡献的丙烯量 最大,其次是重油催化裂解,丙烷脱氢和乙烯与2- 丁烯易位反应贡献的丙烯都很少。石脑油蒸汽裂解生产丙烯,主要存在以下几方面的缺点优质裂解石脑油资源短 缺、能耗高、丙烯/乙烯比低和高附加值产品收率低。而重油催化裂解具有原料丰富、反应 条件缓和、能耗低、丙烯收率和选择性高以及高附加值产品收率高等优点,因而近年来发展 迅速。以丙烯为主要目的产品的重油催化裂解技术有DCC-I、DCC-II、Petroriser和 Milos等。中国石油大学(华东)开发的TMP技术,不仅可以以渣油为原料,高收率、高选择 性地生产丙烯,而且还可以兼顾柴油和高辛烷值汽油的生产。TMP技术的核心技术思想是 轻重原料组合进料,利用重质进料(如常渣、回炼油等)及时终止C4烯烃和轻汽油中烯烃 (主要是C5、C6烯烃)的反应,而重质进料可以继续反应,从而保证高的丙烯收率和选择性 的同时,兼顾轻质油品的生产。C4烯烃和轻汽油中的烯烃要高选择性地转化成丙烯,除了需要在高HZSM-5含量 的催化剂上反应外,要求反应必须在高温、超短反应时间(约10_2s)条件下进行,并且要保 证以分子形式分散的反应物分子能够与催化剂充分接触。高温容易实现,只需让C4烯烃或轻汽油先与从再生器过来的催化剂接触即可。高 的催化剂流化密度可以满足这些轻质进料对油气与催化剂充分接触的要求,高的催化剂流 化密度完全可以通过调整提升管反应器内的气体的流速来实现。然而,超短反应时间在工 程上的实现非常困难。TMP工业装置目前控制C4烯烃和轻汽油与催化剂单独接触反应的时 间为0. 3 0. 5s,进一步降低反应时间,措施无非两种缩短轻质进料单独反应部分反应器 高度,则空间太小无法布置相关设备,且催化剂流化极不均勻;提高气体的线速度,则会造 成催化剂流化密度下降,影响油气与催化剂的接触,从而影响反应效果。鉴于此特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的一个专利技术目的是提供一种提升管反应器,利用该反应器制备丙烯,且结 合重油和轻烯烃组合进料的方式,提高了丙烯收率和选择性,同时兼顾柴油和高辛烷值汽 油的生产。本专利技术的另一专利技术目的是提供一种采用上述提升管反应器制备丙烯的方法,该方 法降低了干气的收率,提高了丙烯的收率和选择性。本专利技术提供的一种提升管反应器,该提升管反应器包括上、下两段管道,上段管道 为直管,下段管道为扩径段,其外形为圆台的管道,圆台的母线与轴线的夹角为1 60°, 其中圆台上底面直径大于或等于直管直径。优选的,圆台的上底面直径等于直管直径。优选的,圆台的母线与轴线的夹角为5 30°。所述的外形为圆台的管道的高度为10mm 5000mm ;其优选2000mm 3000mm。所述直管的直径因装置处理量的不同而不同,只要保证其中气体的在轴向方向的 线速度在3 25m/s即可,优选5 20m/s。原料处理量、轴向方向的线速度确定的情况下,本领域技术人员可以获得所述的 提升管反应器的直管的直径。上述的提升管反应器,在扩径段底部设置带有多个喷嘴的环状进料管。在环状进料管上的喷嘴可以均勻设置,也可以不均勻,在本专利技术中优选均勻设置, 每隔5mm 300mm设置一个喷嘴;更优选每隔20mm 300mm设置一个喷嘴。所述的喷嘴与上述圆台轴线的夹角为1 60°,其更优选5 30°。轻烯烃原料通过环状进料管喷入提升反应器内。在上述的升管反应器中,扩径段上方设置重油雾化喷嘴。重油由该喷嘴进入提升 反应器内。在2007年第37卷第10期《炼油技术和工程》的文献“变径结构提升管反应器内 颗粒流动特性的研究” 一文中,提到了变径结构的提升管,但是该提升管扩径以后,还有一 段扩径段直管,且扩径段扩直管高度远大于扩径段,仅仅依靠降低气速来实现高催化剂流 化密度,但是气速的降低又使得油气与催化剂接触时间变长,反应生成丙烯的选择性降低, 即丙烯的收率不能提高。与现有技术所公开的变径结构提升管不同的是,本专利技术的提升管反应器的扩径段 没有扩径段直管(在附图中的扩径段直管仅仅为了满足安装进料环管),主要依靠器壁的 边壁效应达到高催化剂流化密度,气速无需降低,这种结构能够实现在油气和催化剂接触 时间在0. 3秒以下的情况下仍然维持高催化剂流化密度,提高了丙烯的选择性和收率。本专利技术所述的轻烯烃主要包括含有4 6个碳原子的烯烃。所述的重油通常指在20°C时密度大于0. 93g/cm3的原油或常压沸点在350°C以上 的原料油,如常压渣油、减压渣油、减压蜡油、焦化蜡油、加氢尾油等。上述的提升管反应器可以应用在现有技术所公开的任何一种提升管循环流化催 化裂化(FCC)反应再生系统中。该系统通常包括提升管反应器、沉降器和再生器,从再生器过来的高温再生剂在 预流化和预提升蒸汽的作用下,沿提升管向上流动,与从喷嘴喷入的雾化后的原料混合后, 在继续向上的流动过程中发生裂化反应。在提升管顶部油气与催化剂经旋风分离器分离 后,油气离开反再系统去分馏塔,而失活的结焦催化剂进入再生器经空气烧焦氧化再生。为实现本专利技术的另一个专利技术目的,提供一种利用上述提升管反应器制备丙烯的方 法,所采用的技术方案为以重油和轻烯烃作为原料,轻烯烃、重油分别从环状进料管的喷 嘴、重油雾化喷嘴进入提升管反应器内进行流化催化裂解反应,在提升管扩径段内轴向平 均气速在0. 1 5m/s,提升管出口温度在460 600°C,轻烯烃占原料油的重量比不大于50%。优选的,提升管出口温度在480 550°C。优选的,轻烯烃占原料油的重量比为5 30%。本专利技术采用轻烯烃与重油组合进料,轻烯烃先与催化剂接触反应,轻烯烃反应催 化剂结焦极少,基本不会影响催化剂的活性,这样,不但不会影响重油的催化转化,而且还 会因对重油剂油比的大幅度提高而促进重油的催化转化。重油剂油比的提高幅度与两种原 料的进料比有关,轻烯烃回炼量越大,对重油剂油比提高幅度越大,但是如果轻烯烃回炼量 过大,会使得催化剂温度过低而降低重油的转化率,所以,本专利技术选择轻烯烃与重油进料量 之比最好不要超过50 %,优选5 30 %。优选的,在提升管扩径段内轴向平均气速在0. 2 2m/s。提升管直管段轴向气体的平均线速度在3 25m/s,其优选5 20m/s。优选的,轻烯烃的预热温度为常温 200°C。重油的预热温度为150 330°C。优选的,轻烯烃、重油喷入时的进料出口线速度分别为不大于30m/s和不大于 70m/s。本专利技术所述的制备丙烯的方法,采用了提升管扩径段的特殊结构和重油、轻烯烃 组合进料方式,有利于提高油气与催化剂的接触效率,缩短油气在该反应段的停留时间,提 高反应产物丙烯的收率和选择性。在提升管扩径段上方进重油,一方面,利用重油吸附能力强的优势,将轻烯烃从催 化剂活性位上“赶走”,从而终止其反应,另一方面,利用重油的降温作用,终止轻烯烃的继 续反应,从而保证轻烯烃转化生成丙烯的选择性。重油中的长链分子较多,容易发生热反应 生成干本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种提升管反应器,其特征在于,提升管反应器包括上、下两段管道,上段管道为直管,下段管道为扩径段,其外形为圆台的管道,圆台的母线与轴线的夹角为1~60°,其中圆台上底面直径大于或等于直管直径。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:李春义杨朝合胡永庆刘熠斌陈小博张强山红红
申请(专利权)人:中国石油大学华东
类型:发明
国别省市:95[中国|青岛]

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