利用快速流态化由烃原料制备轻质烯烃的催化裂化方法技术

本发明专利技术公开了一种使用快速流态化由烃原料制备轻质烯烃的催化裂化方法，该方法可以更有效地提高轻质烯烃的产量。根据本发明专利技术，在利用沸石制备轻质烯烃的流化床催化裂化反应中采用了快速流态化型态，因此可以提供足以引发催化裂化反应的催化剂的体积分数和分布，从而有效地在高选择性的情况下增加轻质烯烃（特别是乙烯和丙烯）的产量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是关于一种利用快速流态化由烃原料制备轻质烯烃的催化裂化 方法，特别是关于这样一种，在该方法中提升管的流动态维持为快速流态化型态(fastfluidizatkm regime),而不是使用传统的稀相气力输送型态(dilute pneumatic conveying regime),因此能更有效地制备轻质烯烃。
技术介绍
目前，轻质烯烃，特别是如乙烯或丙烯，己经被广泛地应用在石油化学 工业中。 一般地，这些轻质烯烃主要是通过蒸汽裂化将石脑油或煤油在蒸汽 存在下热裂化(如蒸汽裂化)制备的。而且，轻质烯烃在主要用来生产汽油 的FCC (流化床催化裂化)法中作为副产物被有限地制得。实施蒸汽裂化技术的方式通常是将石脑油或煤油在蒸汽存在下和 800-90(TC高温下，在短的停留时间内反应。由蒸汽裂化技术得到的烯烃具 有多种类型和可以在有限的范围内确定的组成。在蒸汽裂化技术中，已经有 各种针对裂化反应条件的尝试，例如高温和短的停留时间，并对优化能量效 率做了各种尝试。然而，使用现有蒸汽裂化技术不容易控制烯烃的成份，而 且，由于反应发生在800-卯(TC的温度下，要求大量的热量。因此，需要继 续对蒸汽裂化技术进行改进。另外，轻质烯烃化合物可以通过FCC方法制备。FCC方法是现有技术 中公知的使用细颗粒形式的催化剂的催化裂化技术，在用蒸汽处理时表现得 像流体。特别地，为了提高烯烃(如丙烯)而不是汽油的产率，已知用DCC (深度催化裂化)来改进FCC方法。在FCC方法中，减压渣油、常压渣油或汽油被作为原料。然而，FCC方法的问题在于烯烃是作为副产品而生成的。这些方法的反应产物的一般成份如表1所示。表l<table>table see original document page 7</column></row><table>关于轻质烯烃的生产，除了蒸汽裂化和FCC，还提出了通过催化裂化过 程制备烯烃。特别有帮助的是，在含有大量HZSM-5沸石的固体酸催化剂存 在下的流化床催化裂化反应。这些通过催化裂化制备烯烃的过程已经发展为 用各种烃作为原料，达到高烯烃产率。特别地，这些过程都具有丙烯产率高、 操作温度低于蒸汽裂化和副产物容易再循环的特点。更具体地，相关技术如下。美国专利No. 4065379公开了一种通过FCC，使用石油馏出物，如减压 渣油、常压渣油或汽油作为原料，并具有高产率的轻质烯烃制备方法，该方 法需要非常高的反应温度，得到的乙烯产率高于丙烯产率。美国专利No. 5043522中公开了一种制备轻质烯烃的方法，该方法使用 含有40-95重量％链烷烃和5-60重量％烯烃的原料通过流化床催化裂化过程 制备轻质烯烃，该方法的反应转化率为50重量°/。或更低。美国专利No. 5770043中公开了一种提高轻质烯烃产率的方法，该方法 使用两个提升管，以石油馏出物，如汽油作为原料，并将作为中间产物制得的石脑油再循环。美国专利No. 6307117中公开了一种将催化裂化产物分离成H2/C3馏分 和C4+馏分的方法。而且，还公开了一种将C4+馏分分离成C4馏分、C5-C8 馏分和C9 +馏分的方法。此外，还提出了一种在蒸汽裂化反应器中另外裂 化C4+馏分的方法。然而，考虑到催化裂化反应的特点，这些方法不能有效 地利用反应产物。美国专利No. 6342153中公开了一种催化剂的制备方法，该催化剂是用 来在FCC过程中在稀相气力输送状态下，以石油蒸馏，如减压渣油、常压 渣油或汽油为原料，实现轻质烯烃的高产率。美国专利No. 6395949中公开了一种流化床催化裂化方法，该方法以烃 作为原料并另外引入异戊烷来提高制备轻质烯烃和芳香化合物的产率。美国专利No. 6602920公开了一种依次利用热裂化、加氢和催化裂化步 骤从天然气原料制备轻质烯烃的制备方案。然而，这一制备方案不能用在本 专利技术以烃为原料(优选以石脑油或煤油为原料)的催化裂化过程中。美国专利No. 6791002中以图示的方式公开了一种以并行连接或串行连 接的方式连接多个提升管，从而提高轻质烯烃产率的方法，以及一种多重进 气的方法，然而文中并没有提及特定的反应条件和反应结果。美国专利No. 6867341中公开了一种催化剂及其使用方法，该催化剂通 过控制沸石中含有的铝的分布和晶体尺寸，用来对石脑油进行裂化。根据该 专利技术，孔外的铝被以化学方式中和，使在孔表面上生成的芳香化合物最少化。 使用具有高铝离子浓度的催化剂提高孔内酸性位点的密度，从而选择性地提 高较小的乙烯和丙烯的产率。然而，该专利技术仅仅提及了包括催化裂化过程的 温度和压强在内的一般性的操作条件。这样，人们积极地开发了使用各种烃作为原料制备轻质烯烃的催化裂化 方法。然而，需要进一步发展那些选择性地从具有高经济实用性、可以被作为原料大量使用的烃(特别是石脑油或煤油)中制备轻质烯烃(如乙烯和丙 烯)的具有高转化率和高选择性的方法。在由烃原料(优选使用石脑油或煤油)通过催化裂化反应制备轻质烯烃 的过程中，为了在高转化率和高选择性的情况下选择性地制备轻质烯烃(如 乙烯和丙烯)，提升管的操作条件是很重要的，其中，提升管是进行催化裂 化过程的主要场所。特别地，通过下面的理论，可以更容易理解提升管中的 流态化过程和反应过程。如图1所示，当气体进入装有固体催化剂的容器的下部时，颗粒被流化。 在最低或高一些的流化速度下，流动态被明确地分为5个型态，包括鼓泡型态(bubbling regime)、腾涌型态(slugging regime)、紊流型态(turbulent regime)、快速流态化型态和稀相气力输送型态，各自具有不同的颗粒移动性。 因此，在使用流化床反应器时，要根据每个过程的性质设定合适的流动状态。图2是反应器中催化剂的体积分数随提升管高度(即，处于流动态的) 的变化图。如该图所示，可以确定的是，基本上存在于反应器中的催化剂的 总量在极大程度上依赖于流动态的变化。然而，在涉及到使用催化剂的反应 中，例如流化床催化裂化过程，催化剂的总量正面地影响反应的特性。因此， 通过反应过程中操作条件的改变来设定流动态对反应结果有很大的影响。另外，为了测定流化催化裂化过程中提升管的流动态，需要考虑很多影 响催化裂化反应的变量。同样地，这些变量包括反应温度、吸热量、反应时 间、催化剂尺寸、催化剂循环速度、原料和催化剂的比例、由于焦炭化造成 的催化剂钝化、催化剂强度等。特别地，碳氢化合物的催化裂化是一个吸热反应，需要很多热量。因此， 在流化床催化裂化过程中，可以通过热催化剂的循环提供需要的反应热，这 一循环被称作循环流化过程。这样，由于对烃进行催化裂化的循环流化过程 的提升管被控制在快速流态化型态或稀相气力输送型态，从而保持催化剂的有效循环。与典型商业化的烃化合物催化裂化过程一样，可以由石油馏出物由FCC(流化床催化裂化)方法制备汽油。目前，商业化的FCC方法中的流动态主要被控制在稀相气力输送型态。 关于流动态的特定技术如下。美国专利No. 4548138中公开了一种用于快速流态化型态的燃烧室，并 提到了其操作原理和机械设备。美国专利No. 5012026中公开了一种用于将链烷烃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备轻质烯烃的催化裂化方法，该方法包括：　　　　（ａ）将石脑油或煤油原料、和稀相蒸汽或提升用气体加入提升管，其中流动态为快速流态化型态，由此在催化剂存在下引发催化裂化反应；　　　　（ｂ）将催化裂化反应的流出物分离成催化剂、和含有乙烯和丙烯的反应产物；　　　　（ｃ）将步骤（ｂ）中分离的催化剂进行汽提，以除去该催化剂中所含的烃化合物；　　　　（ｄ）将步骤（ｃ）中汽提后的催化剂与包括空气在内的含氧气体混合，使催化剂不断地再生；　　　　（ｅ）将步骤（ｄ）中再生的催化剂循环进入步骤（ａ），从而将该再生的催化剂重新加入提升管；和　　　　（ｆ）将作为步骤（ｂ）中分离的反应产物的烃化合物进行冷却、压缩和分离，从而制得轻质烯烃产物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔先，金容昇，朴德守，金奭俊，金智玟，金洪赞，吴承勋，金泰禛，秋大贤，
申请(专利权)人：SK能源株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]