專利名稱：含碳烯烴混合物催化裂解生產(chǎn)輕質(zhì)烯烴的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含碳烯烴混合物催化裂解生產(chǎn)輕質(zhì)烯烴的方法。
背景技術(shù)：
輕質(zhì)烯烴，如丙烯、乙烯，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展中起著重要的作用。乙烯是生產(chǎn)聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)和環(huán)氧乙烷/乙二醇(EO/EG)等重要有機(jī)化工產(chǎn)品的主要原料；丙烯主要用于生產(chǎn)PP、異丙苯、丙烯腈、丙烯酸等諸多產(chǎn)品。作為重要的輕烯烴，丙烯、乙烯的需求在不斷增長(zhǎng)。烴類熱裂解仍是生產(chǎn)乙烯的主要方法之一，而生產(chǎn)丙烯的工藝一般可概況為副產(chǎn)品工藝和專有工藝。副產(chǎn)品工藝主要是指通過(guò)蒸汽裂解和催化裂化制乙烯裝置得到的丙烯。專有工藝指專門(mén)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)丙烯的工藝，目前主要有丙烷脫氫、低碳烯烴歧化、低碳烯烴裂解、甲醇制丙烯等工藝技術(shù)。低碳烯烴催化裂解制丙烯技術(shù)，不僅可用于生產(chǎn)丙烯、乙烯，并且可以提高低碳烯烴的附加值，具有很大的發(fā)展前景。低碳烯烴催化裂解制丙烯技術(shù)的基本原理是利用具有獨(dú)特?fù)裥托院退嵝缘腪SM-5分子篩催化劑，有選擇地把低碳烯烴裂解為丙烯和乙烯。
文獻(xiàn)US5059735描述了一種C3～C7混合烯烴裂解制丙烯、乙烯的工藝，此工藝中與原料混合進(jìn)入反應(yīng)器的是丙烷，原料與丙烷重量比在2～3∶1。此工藝雖然可以提高對(duì)C2～C4的選擇性，但同時(shí)也提高了C6以上芳烴的選擇性，對(duì)于循環(huán)裂解充分利用C3～C7提高丙烯、乙烯產(chǎn)量并不十分有利。
文獻(xiàn)US5981819介紹了一種C4～C7混合烯烴制丙烯、乙烯的工藝，此工藝中原料混合烯烴需與過(guò)熱蒸汽混合，混合后再通過(guò)加熱爐加熱至反應(yīng)溫度。過(guò)熱蒸汽與原料之比在0.5～3.0∶1.0。反應(yīng)裂解產(chǎn)物中雖然含有70％左右原料烯烴總量的丙烯和丁烯，但丁烯占有很大一部分比例。另外，蒸汽凝液不與裂解反應(yīng)產(chǎn)物換熱回收熱量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是以往技術(shù)中存在含碳烯烴混合物附加值不高以及含碳烯烴催化裂解工藝結(jié)合性不強(qiáng)的問(wèn)題，提供一種新的含碳烯烴混合物催化裂解生產(chǎn)輕質(zhì)烯烴的方法。該方法具有能獲得高選擇性丙烯和乙烯裂解產(chǎn)物的優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)，該方法具有通過(guò)對(duì)裂解產(chǎn)物進(jìn)行換熱、冷卻，可降低工藝能耗以及和多種裝置結(jié)合，對(duì)裂解產(chǎn)物進(jìn)行進(jìn)一步的分離，得到輕質(zhì)烯烴如丙烯、乙烯的優(yōu)點(diǎn)。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種含碳烯烴混合物催化裂解生產(chǎn)輕質(zhì)烯烴的方法，包括以下步驟(1)液相原料含碳烯烴與催化裂解產(chǎn)物熱交換后氣化并預(yù)熱，與過(guò)熱蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽混合，混合后進(jìn)料溫度達(dá)到400～600℃，進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行催化裂解反應(yīng)；(2)與原料含碳烯烴混合物換熱后的催化裂解產(chǎn)物，再與蒸汽凝液進(jìn)行熱交換，然后通過(guò)空冷器、冷卻器冷卻后進(jìn)入氣液分離器；(3)氣液分離器底部分離出蒸汽凝液，頂部分離出的催化裂解產(chǎn)物通過(guò)進(jìn)一步分離，可得到丙烯和乙烯。
上述技術(shù)方案中，含碳烯烴催化裂解優(yōu)選催化劑為擇形分子篩催化劑；液相含碳烯烴原料優(yōu)選方案為C4～C8的含碳烯烴混合物；反應(yīng)進(jìn)料優(yōu)選方案為達(dá)到溫度為450～550℃進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行催化裂解反應(yīng)；催化裂解反應(yīng)器為一段或多段的固定床反應(yīng)器。過(guò)熱蒸汽與含碳烯烴的重量比優(yōu)選范圍為0.5～5.0∶1.0，更優(yōu)選范圍為0.5～3.0∶1.0；反應(yīng)器中反應(yīng)壓力優(yōu)選范圍為0.02～0.3MPa，更優(yōu)選范圍為0.05～0.15MPa。蒸汽凝液與催化裂解產(chǎn)物換熱后的溫度優(yōu)選范圍為80～160℃，更優(yōu)選范圍為100～150℃，然后蒸汽凝液被循環(huán)至過(guò)熱蒸汽發(fā)生器；催化裂解產(chǎn)物換熱后，經(jīng)空冷器、冷卻器冷卻后的溫度優(yōu)選范圍為20～80℃，更優(yōu)選范圍為30～60℃。
本發(fā)明方法得到的輕質(zhì)烯烴丙烯和乙烯不少于原料中烯烴總量的56％。本發(fā)明方法通過(guò)蒸汽凝液的換熱和循環(huán)使用，不僅降低了本方法的能耗，而且降低了蒸汽物耗。如果結(jié)合進(jìn)蒸汽裂解制乙烯裝置、FCC裝置以及其它增產(chǎn)丙烯裝置如甲醇制丙烯裝置，則本方法得到的輕質(zhì)烯烴丙烯和乙烯可以通過(guò)這些主裝置進(jìn)行高精度提純，獲得聚合級(jí)丙烯和乙烯，取得了較好的技術(shù)效果。


圖1為本發(fā)明方法工藝流程示意圖。
圖2為文獻(xiàn)US5981819工藝流程示意圖。
圖1、圖2中1為新鮮水，2為含碳烯烴混合物，3為過(guò)熱蒸汽發(fā)生器，4為混合器，5為反應(yīng)器，6為進(jìn)料換熱器，7為蒸汽凝液換熱器，8為空冷器，9為冷卻器，10為氣相裂解反應(yīng)產(chǎn)物，11為氣液分離器，12為蒸汽凝液，13為氣相裂解反應(yīng)產(chǎn)物，14為液相裂解反應(yīng)產(chǎn)物，15為飽和蒸汽，16為混合C4～C7。
圖1中，過(guò)熱蒸汽在蒸汽發(fā)生器3過(guò)熱，液相含碳烯烴混合物與裂解反應(yīng)產(chǎn)物在換熱器6換熱后氣化并被預(yù)熱。過(guò)熱蒸汽與氣相含碳烯烴混合后進(jìn)入反應(yīng)器5。裂解產(chǎn)物經(jīng)換熱器6、7換熱后，再經(jīng)空冷器8、冷卻器9冷卻后進(jìn)入氣液分離器11。氣液分離器11底部液相12為蒸汽凝液，此部分蒸汽凝液經(jīng)換熱器7加熱后循環(huán)進(jìn)入蒸汽發(fā)生器3。氣液分離器7頂部氣相裂解產(chǎn)物可結(jié)合進(jìn)蒸汽裂解制乙烯裝置、FCC裝置或其它增產(chǎn)丙烯裝置如甲醇制丙烯裝置，以獲得聚合級(jí)丙烯和乙烯。
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。
具體實(shí)施例方式
比較例1按圖2所示，含碳烯烴混合物進(jìn)料組成(重量％)為丁烯-245％，丁烷40％，戊烯-19％，戊烷6％。采用文獻(xiàn)US5981819工藝流程，蒸汽與進(jìn)料重量比為1.5，反應(yīng)溫度為470℃，反應(yīng)壓力為0.13MPa，冷卻器9后的溫度為35℃，實(shí)驗(yàn)證明將得到如下比例的產(chǎn)品(重量％)C2～C448.5％燃料氣5.0％C5以上46.5％比較例2按圖2所示，含碳烯烴混合物進(jìn)料組成(重量％)為丁烯-255％，丁烷35％，戊烯-16％，戊烷4％。采用文獻(xiàn)US5981819工藝流程，蒸汽與進(jìn)料重量比為3.0，反應(yīng)溫度為500℃，反應(yīng)壓力為0.2MPa，冷卻器9后的溫度為55℃，試驗(yàn)證明將得到如下比例的產(chǎn)品(重量％)C2～C450.9％燃料氣11.8％C5以上餾分37.3％實(shí)施例1按圖1所示，含碳烯烴混合物進(jìn)料組成(重量％)為丁烯-245％，丁烷40％，戊烯-19％，戊烷6％。采用本發(fā)明工藝流程，催化劑為硅鋁比200的ZSM-5分子篩，反應(yīng)器為一段固定床型式，蒸汽與進(jìn)料重量比為1.5，反應(yīng)溫度為470℃，反應(yīng)壓力為0.13MPa，蒸汽凝液換熱后的溫度為160℃，冷卻器9后的溫度為35℃，中試裝置證明將得到如下比例的產(chǎn)品(重量％)C2～C356.3％燃料氣0.06％C4以上餾分43.6％實(shí)施例2按圖1所示，含碳烯烴混合物進(jìn)料組成(重量％)為丁烯-255％，丁烷35％，戊烯-16％，戊烷4％。采用本發(fā)明工藝流程，催化劑為硅鋁比200的ZSM-5分子篩，反應(yīng)器為二段固定床型式，蒸汽與進(jìn)料重量比為3.0，反應(yīng)溫度為500℃，反應(yīng)壓力為0.2MPa，蒸汽凝液換熱后的溫度為120℃，冷卻器9后的溫度為55℃，將得到如下比例的產(chǎn)品(重量％)C2～C359.3％燃料氣0.08％C4以上餾分40.6％實(shí)施例3按圖1所示，含碳烯烴混合物進(jìn)料組成同實(shí)施例2，采用本發(fā)明工藝流程，催化劑為硅鋁比200的ZSM-5分子篩，反應(yīng)器為二段固定床型式，蒸汽與進(jìn)料重量比為5.0，反應(yīng)溫度為550℃，反應(yīng)壓力為0.3MPa，蒸汽凝液換熱后的溫度為80℃，冷卻器9后的溫度為75℃，將得到如下比例的產(chǎn)品(重量％)C2～C351.5％燃料氣0.03％C4以上餾分48.5％
權(quán)利要求
1.一種含碳烯烴混合物催化裂解生產(chǎn)輕質(zhì)烯烴的方法，包括以下步驟(1)液相原料含碳烯烴與催化裂解產(chǎn)物熱交換后氣化并預(yù)熱，與過(guò)熱蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽混合，混合后進(jìn)料溫度達(dá)到400～600℃，進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行催化裂解反應(yīng)；(2)與原料含碳烯烴混合物換熱后的催化裂解產(chǎn)物，再與蒸汽凝液進(jìn)行熱交換，然后通過(guò)空冷器、冷卻器冷卻后進(jìn)入氣液分離器；(3)氣液分離器底部分離出蒸汽凝液，頂部分離出的催化裂解產(chǎn)物通過(guò)進(jìn)一步分離，可得到丙烯和乙烯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述含碳烯烴混合物催化裂解生產(chǎn)輕質(zhì)烯烴的方法，其特征在于液相原料為C4～C8的含碳烯烴混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述含碳烯烴混合物催化裂解生產(chǎn)輕質(zhì)烯烴的方法，其特征在于反應(yīng)進(jìn)料達(dá)到450～550℃進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行催化裂解反應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述含碳烯烴混合物催化裂解生產(chǎn)輕質(zhì)烯烴的方法，其特征在于反應(yīng)器為一段或多段的固定床反應(yīng)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述含碳烯烴混合物催化裂解生產(chǎn)輕質(zhì)烯烴的方法，其特征在于過(guò)熱蒸汽與含碳烯烴的重量比為0.5～5.0∶1.0，反應(yīng)器中反應(yīng)壓力為0.02～0.3MPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述含碳烯烴混合物催化裂解生產(chǎn)輕質(zhì)烯烴的方法，其特征在于過(guò)熱蒸汽與含碳烯烴的重量比為0.5～3.0∶1.0，反應(yīng)器中反應(yīng)壓力為0.05～0.15MPa。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述含碳烯烴混合物催化裂解生產(chǎn)輕質(zhì)烯烴的方法，其特征在于蒸汽凝液與催化裂解產(chǎn)物換熱后的溫度為80～160℃，然后蒸汽凝液被循環(huán)至過(guò)熱蒸汽發(fā)生器；催化裂解產(chǎn)物換熱后，經(jīng)空冷器、冷卻器冷卻后的溫度為20～80℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述含碳烯烴混合物催化裂解生產(chǎn)輕質(zhì)烯烴的方法，其特征在于蒸汽凝液與裂解產(chǎn)物換熱后的溫度為100～150℃；催化裂解產(chǎn)物換熱后，經(jīng)空冷器、冷卻器冷卻后的溫度為30～60℃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含碳烯烴混合物催化裂解生產(chǎn)輕質(zhì)烯烴的方法，主要解決以往技術(shù)中存在含碳烯烴混合物附加值不高，以及催化裂解工藝結(jié)合性不強(qiáng)的問(wèn)題。本發(fā)明通過(guò)采用原料含碳烯烴混合物通過(guò)與裂解產(chǎn)物熱交換獲得部分熱源，再通過(guò)與過(guò)熱稀釋蒸汽混合達(dá)到反應(yīng)溫度；裂解產(chǎn)物經(jīng)過(guò)與原料含碳烯烴混合物換熱后，再與分離出來(lái)的蒸汽凝液熱交換，然后通過(guò)空冷器、冷卻器冷卻，分離出蒸汽凝液；分離出蒸汽凝液的裂解產(chǎn)物通過(guò)進(jìn)一步分離，可分別得到不同濃度的丙烯、乙烯以及其他餾分的技術(shù)方案較好地解決了該問(wèn)題，可用于增產(chǎn)輕質(zhì)烯烴的工業(yè)生產(chǎn)中。
文檔編號(hào)C07C11/00GK1927781SQ20051002946
公開(kāi)日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2005年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月7日
發(fā)明者謝在庫(kù), 甘永勝, 楊為民, 吳文偉, 宗弘元, 錢(qián)宏義 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司上海石油化工研究院