同轴式内嵌提升管循环反应-再生装置.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102040438 A (43)申请公布日 2011.05.04 CN 102040438 A *CN102040438A* (21)申请号 200910201669.6 (22)申请日 2009.10.13 C07C 4/06(2006.01) C10G 11/14(2006.01) C07C 11/04(2006.01) C07C 11/06(2006.01) (71)申请人 中国石油化工股份有限公司 地址 100029 北京市朝阳区惠新东街甲 6 号 申请人 中国石油化工股份有限公司上海石 油化工研究院 (72)发明人 李晓红 谢在库 钟思青 王洪涛 (74)专。

2、利代理机构 上海东方易知识产权事务所 31121 代理人 沈原 (54) 发明名称 同轴式内嵌提升管循环反应 - 再生装置 (57) 摘要 本发明涉及一种同轴式内嵌提升管循环反 应 - 再生装置， 主要解决现有轻烃、 轻油催化裂解 过程中采用提升管反应器进行循环反应再生时， 难以实现高温反应的问题。本发明通过采用反 应 - 再生装置包括沉降器、 再生器和提升管反应 器， 其中提升管反应器的主反应区位于再生器内 部且沉降器、 汽提段和提升管反应器位于同一轴 线上的技术方案， 较好地解决了该问题， 可用于轻 油裂解制乙烯和丙烯的工业生产中。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产。

3、权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 1 页 CN 102040441 A1/1 页 2 1.一种同轴式内嵌提升管循环反应-再生装置， 主要包括内嵌提升管反应器(1)、 再生 器 (2)、 沉降器 (3) ； 沉降器 (3) 内部设有气固旋风分离器 (8) 和气固快速分离器 (20)， 顶 部开有产品出口 (12)， 下部为汽提段 (4)， 汽提段 (4) 下部经待生斜管 (18) 与再生器 (2) 下部相连 ； 再生器 (2) 位于汽提段 (4) 下方， 内部设有气固旋风分离器 (19)， 上部开有烟气 出口 (16)， 下部再生斜管 (5) 与提升管反应器 。

4、(1) 下部相连 ； 内嵌提升管反应器 (1) 上部 穿过汽提段 (4)， 出口与沉降器 (3) 内的气固快速分离器 (20) 相连， 其中部为主反应区， 位 于再生器 (2) 内部， 下部位于再生器外且设有至少一个进料喷嘴 (10) ； 沉降器 (3)、 汽提段 (4) 和内嵌提升管反应器 (1) 在同一轴线上。 2. 根据权利要求 1 所述的同轴式内嵌提升管循环反应 - 再生装置， 其特征在于进料喷 嘴 (10) 至少为 2 个。 3. 根据权利要求 1 所述的同轴式内嵌提升管循环反应 - 再生装置， 其特征在于再生器 (2) 的密相区设有燃料油气喷嘴 (15)。 4. 根据权利要求 1 。

5、所述的同轴式内嵌提升管循环反应 - 再生装置， 其特征在于沉降器 (3) 内的气固旋风分离器 (8) 和再生器 (2) 内的气固旋风分离器 (19) 均为 1 3 级。 5. 根据权利要求 1 所述的同轴式内嵌提升管循环反应 - 再生装置， 其特征在于内嵌提 升管反应器 (1) 的主反应区位于再生器密相区中的部分管径小， 位于再生器稀相区中的部 分管径大， 管径比为 0.5 0.9。 权 利 要 求 书 CN 102040438 A CN 102040441 A1/5 页 3 同轴式内嵌提升管循环反应 - 再生装置 技术领域 0001 本发明涉及一种同轴式内嵌提升管循环反应 - 再生装置。 背。

6、景技术 0002 乙烯、 丙烯是重要的基本有机合成原料， 近年来， 受下游衍生物需求的驱动， 全球 乙烯、 丙烯的市场需求持续增长。目前， 乙烯、 丙烯的生产主要依赖蒸汽热裂解。约 90的 乙烯和 61的丙烯来自蒸汽热裂解过程， 该工艺虽然已在全球范围内得到广泛应用， 但仍 存在不尽人意之处， 尤其是反应需要高温 (800 1000 )， 能耗大， 低附加值的干气收率 高。如果引入催化剂， 采用催化裂解的方法， 则可使反应温度降低 50 200， 减少能耗和 干气的生成， 并提高丙烯选择性， 所以目前不少研究者都致力于催化裂解制乙烯、 丙烯的研 究。 0003 催化裂解制乙烯、 丙烯的原料可分。

7、为两大类 ： 重油和轻烃 / 轻油。轻烃、 轻油由于 氢含量高于重油， 乙烯、 丙烯的选择性高， 更适合作为乙烯、 丙烯的裂解原料。 然而， 轻烃、 轻 油的碳数低， 难裂解， 反应需要比较高的温度， 一般高于 550。该反应过程可采用固定床 反应器和循环流化床反应器。 对于固定床反应器， 工艺流程比较简单， 但对催化剂稳定性和 抗结焦性能的要求高 ； 而轻烃、 轻油的碳链短， 将其裂解为乙烯、 丙烯所需的催化活性高， 所 以催化剂在提高活性和抑制焦炭方面存在较难调和的矛盾， 这也就成为制约固定床工艺发 展的瓶颈。 对于循环流化床反应器， 可以实现催化剂的连续反应再生， 不必考虑催化剂抑制 结。

8、焦的性能， 催化剂活性可大幅提高， 利于促进催化反应， 提高低碳烯烃选择性， 抑制干气。 该技术可借鉴传统重油流化催化剂裂化的工艺模式， 即反应 - 再生系统包括一个提升管反 应器、 再生器和沉降器 ； 沉降器下部为汽提段 ； 沉降器和提升管反应器上下同轴排布， 提升 管反应器上部出口和沉降器内的气固快速分离器相连 ； 沉降器、 提升管反应器和再生器相 互独立， 呈并列排布 ； 再生器下部通过再生斜管与提升管反应器的下部相连 ； 沉降器下部 通过待生斜管和再生器相连。然而， 由于轻烃、 轻油的氢含量较高， 虽然高温反应但生焦量 较少， 而循环流化床工艺中反应所需热量由再生器烧去催化剂反应时生成。

9、的焦碳而提供， 如果生焦量少， 再生器烧焦产生的热量不足， 难以保证裂解所需的高温。 因此， 轻烃、 轻油催 化裂解制乙烯、 丙烯的循环流化床工艺在高温反应和生焦量少、 热量供给不足这方面存在 矛盾。为解决这一问题， 有些技术将轻烃、 轻油催化裂解和重油催化裂化耦合在一起， 采用 两根提升管反应器分别裂解轻烃 / 轻油和重油， 共用一个再生器， 相关专利有 WO99/57230、 US2002/01899732002、 ZL03126213.9等。 由于重油催化裂解结焦剂的焦炭含量高， 重油结焦 剂再生产生的热量可以供给轻烃 / 轻油催化裂解和重油催化裂化共同所需热量。然而这两 个反应过程共用。

10、一种催化剂， 该催化剂如何兼顾两个反应过程的要求又成为一个难题。另 外， 现行的重油流化催化裂化提升管装置， 提升管反应器和再生斜管自身的散热不可忽视， 若反应温度更高， 则散热量加大， 这部分热量对于热量供给难以保证的轻烃、 轻油催化裂解 而言， 更加弥足珍贵。 说 明 书 CN 102040438 A CN 102040441 A2/5 页 4 发明内容 0004 本发明所要解决的技术问题是现有轻烃、 轻油催化裂解过程中采用提升管反应 器进行循环反应再生时， 难以实现高温反应的问题， 提供一种新的同轴式内嵌提升管反 应 - 再生装置。该反应 - 再生装置用于轻烃、 轻油高温催化裂解制乙烯、。

11、 丙烯过程时， 具有 热量损失少、 反应温度高、 乙烯和丙烯收率高的优点。 0005 为解决上述技术问题， 本发明采用的技术方案如下 ： 一种同轴式内嵌提升管循环 反应 - 再生装置， 主要包括至少一个内嵌提升管反应器 1、 再生器 2、 沉降器 3 ； 沉降器 3 内 部设有气固旋风分离器 8 和气固快速分离器 20， 上部开有产品出口 12， 下部为汽提段 4 ； 汽 提段 4 下部外侧开有待生催化剂出口， 经待生斜管 18 与再生器 2 的待生催化剂入口相连 ； 内嵌提升管反应器1上部穿过汽提段4， 出口与沉降器3内的气固快速分离器20相连， 中部 为主反应区， 位于再生器 2 内部， 。

12、下部位于再生器外且设有至少一个进料喷嘴 10 ； 再生器 2 位于汽提段4下方， 内部设有气固旋风分离器19， 上部开有烟气出口16， 下部开有再生催化 剂出口， 经再生斜管 5 与提升管反应器 1 下部相连 ； 沉降器 3 和内嵌提升管反应器 1 在同一 轴线上。 0006 上述技术方案中， 进料喷嘴10优选方案为设置至少2个， 分别进不同性质的轻烃、 轻油或回炼未反应的轻烃、 轻油。 再生器2的密相区设有燃料油气喷嘴15， 可喷燃料油气来 提高再生器温度。沉降器 3 内的气固旋风分离器 8 和再生器 2 内的气固旋风分离器 19 均 为 1 3 级。主反应区可以变径， 位于再生器 2 下部。

13、催化剂密集的密相区部分的管径小， 位 于再生器 2 上部催化剂密度低的稀相区部分的管径大， 从而形成两个反应区， 适合再生器 密相区和稀相区温差较大的情况， 以减少提升管不同部位温度差异过大而引起的变形， 管 径比优选范围为 0.5 0.9。 0007 内嵌提升管反应器1的平均反应温度为570680， 反应压力为0.10.35MPa， 剂油比为 6 40( 重量比 )， 反应器内催化剂密度为 50 400 千克 / 米 3， 油气进入反应器 处线速度为 0.5 13 米 / 秒。再生器 2 内温度为 650 750。轻烃、 轻油原料优选混合 C4 气体、 石脑油、 FCC 汽油、 轻柴油或加氢。

14、尾油。催化剂选自至少一种孔径为 0.4 0.65 纳米的硅铝、 铝磷、 硅磷铝分子筛或复合分子筛， 载体为适宜的多孔性基体材料混合物， 多 孔基体材料包括高岭土、 氧化铝、 氧化硅、 氧化镁、 氧化锆、 氧化钍、 氧化铍等， 其本身具有酸 性， 有一定催化性能， 基体也可以是共凝胶形式。 0008 本发明所述的产物收率定义为单位时间生成的乙烯、 丙烯质量除以原料量， 转化 率定义为(100-未转化的原料)/100100。 停留时间为提升管反应器体积除以油气对数 平均体积流量， 其中油气对数平均体积流量为提升管出口和入口油气体积流量之差除以油 气出口和入口平均体积流量之商的对数。剂油比 (C/O。

15、) 为催化剂循环量 ( 吨 / 小时 ) 与总 进料量 ( 吨 / 小时 ) 之比。 0009 本发明从提供额外热量和减少热损失的角度， 将提升管反应器置于再生器内部， 并引入燃料油气线， 既利用再生器内部的高温氛围提供反应所需热量， 又减少提升管反应 器的热量损失， 从而实现轻烃、 轻油高温催化裂解制乙烯、 丙烯。采用本发明的技术方案可 保证提升管内平均反应温度达到 570 680。在以 FCC 轻汽油为原料， 采用 ZSM-5 分子筛 催化剂， 反应温度为630， 剂油比为32时， 单程乙烯收率为15.13， 丙烯收率为26.61， 取得了较好的技术效果。 说 明 书 CN 1020404。

16、38 A CN 102040441 A3/5 页 5 附图说明 0010 图 1 为本发明所述反应 - 再生装置的结构示意图。 0011 图 1 中， 1 为内嵌提升管反应器， 2 为再生器， 3 为沉降器， 4 为汽提段， 5 为再生斜 管， 6 为再生滑阀， 8 为沉降器内旋风分离器， 9 为空气分布器， 10 为喷嘴， 11 为轻烃、 轻油原 料， 12 为裂解气， 13 为提升介质， 14 为再生空气， 15 为燃料油气喷嘴， 16 为烟气出口， 17 为 待生滑阀， 8 为待生斜管， 19 为再生器内旋风分离器， 20 为气固快速分离器。 0012 轻烃、 轻油原料 11 经进料喷嘴。

17、 10 进入内嵌提升管反应器 2 中， 与再生催化剂接 触， 反应生成含有低碳烯烃的产品， 携带待生催化剂经过气固快速分离器 20 进入沉降器 3 ； 旋风分离器 8 分离出来的大部分催化剂进入沉降器 3， 而气相产品以及部分未被旋风分离 器8分离的催化剂进入下一级旋风分离器进行再次分离， 气相产品12经出口管线进入后续 的分离工段 ； 沉降器 3 内待生催化剂经过汽提段 4 汽提后经待生斜管 18 和待生滑阀 17， 进 入再生器 2 中烧炭再生， 焦炭燃烧生成的烟气经再生器内旋风分离器 19， 从烟气出口 16 进 入后续的能量回收系统 ； 再生完成的催化剂通过再生催化剂循环斜管 5 进入。

18、内嵌提升管 1 中 ； 提升介质 13 使内嵌提升管反应器 1 中的再生催化剂向上运动， 和原料 11 接触反应。 0013 下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。 具体实施方式 0014 【实施例 1】 0015 在图 1 所示的装置上进行了 5 组实验， 反应原料、 反应条件、 催化剂及反应结果如 表 1 所示。提升管反应器嵌套于再生器内部， 下部位于再生器外部的地方装有一个进料喷 嘴， 提升管反应器规格为 40 毫米 4 毫米 4.5 米， 没有变径。沉降器规格为 80 毫 米 6 毫米 1.5 米， 其中的旋风分离器为一级。再生器规格为 273 毫米 6 毫米 4 米， 其中的旋风分离。

19、器为一级。再生器内距底部 2 米的平面上设有三个燃料油气喷嘴， 等分 排布， 通入甲烷气体进行燃烧， 甲烷流量为80毫升/分钟。 再生器内的温度为680730。 0016 混合 C4 中丁烯的质量百分含量为 73.8 ( 其中顺 -2- 丁烯的质量百分含量为 23.48， 反 -2- 丁烯的质量百分含量为 48.86， 1- 丁烯的质量百分含量为 1.46 )， 正丁 烷的质量百分含量为 26.2； FCC 轻汽油主要为戊烯、 己烯， 质量百分含量分别为 36.4和 34.1。 0017 实验所用催化剂的制备方法 ： 将分子筛、 载体和粘结剂机械混合， 加入适量水、 HCl 和 H3PO4( 。

20、制备 SAPO-34 催化剂时不加 )， 控制 PH 值不小于 3， 浆液搅拌均匀后于 500 下喷雾成型。所得的 ZSM-5 催化剂中， P2O5含量为 2， HZSM-5 分子筛和基质的质量比为 36.8 ； HZSM-5分子筛的硅铝摩尔比SiO2/Al2O3为38 ； 基质为高岭土和三氧化二铝的混合 物， 两者的质量比为 2 8。所得的 SAPO-34 催化剂中， HSAPO-34 分子筛和基质的质量比为 3.56.5 ； HSAPO-34分子筛的磷铝摩尔比P2O5/Al2O3为0.9， 硅铝摩尔比SiO2/Al2O3为1.2 ； 基质为高岭土和三氧化二铝的混合物， 两者的质量比为 1 。

21、9。 0018 表 1 0019 说 明 书 CN 102040438 A CN 102040441 A4/5 页 6 0020 【比较例 1】 0021 不使用图 1 所示的内嵌提升管， 而采用传统流化催化裂化装置的外置提升管进行 了 2 组对比实验， 其中提升管反应器在再生器外部， 规格为 25 毫米 2.5 毫米 6 米， 没 有变径， 其他主要结构参数同实施例 1 所用的实验装置。反应原料、 催化剂、 反应条件及结 果如表 2 所示。所用原料的组成见实施例 1。再生器内的温度为 680 730。 0022 【实施例 2】 0023 采用与实施例 1 基本相同的内嵌式提升管装置， 其中内嵌提升管上设置两个进料 喷嘴， 两个喷嘴相距 0.2 米， 自下而上分别进混合 C4 和 FCC 轻汽油， 反应原料、 反应条件、 催 化剂及反应结果如表3所示。 所用原料的组成见实施例1。 再生器内的温度为680730。 0024 表 2 说 明 书 CN 102040438 A CN 102040441 A5/5 页 7 0025 0026 表 3 0027 说 明 书 CN 102040438 A CN 102040441 A1/1 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 102040438 A 。