煤基副产品催化裂解制丙烯的方法和系统

技术领域

本发明涉及煤基副产品催化裂解技术领域，具体涉及一种煤基副产品催化裂解制丙烯的方法和系统。

背景技术

丙烯作为一种重要的石油化工基本原料，在国民经济中扮演着非常重要的角色。丙烯的供应一直是近年来备受关注的问题，一方面聚丙烯等丙烯衍生物需求促进了丙烯需求增长强劲；另一方面丙烯的供应经常不稳定，主要是受蒸汽裂解乙烯和催化裂化汽油生产的限制。目前丙烯主要来自于蒸汽裂解(SC)装置和催化裂化(FCC)装置。其中蒸汽裂解占66％，催化裂化占32％，其余2％为丙烷脱氢。为满足快速增长的丙烯需求，一方面通过对SC和FCC工艺进行全面改进，以增产丙烯；另一方面不断研究开发新的增产丙烯技术，以扩大丙烯的来源。对石油烃进行催化裂解生产低碳烯烃是解决丙烯资源短缺的一条有效途径。催化裂解与传统的蒸汽裂解相比具有原料范围广、反应温度低、投资和操作费用低、丙烯产率高等特点。

煤炭间接液化技术中产生的轻汽油、轻柴油等副产品的附加值一般作为产品直接销售，其经济效益不高，如何实现这些低附加值产品的增值利用，是目前亟需解决的问题。

CN101092323A提供了一种含碳烯烃催化裂解制轻质烯烃的方法，该方法采用液相原料含碳烯烃混合物通过与裂解产物热交换气化并预热，再通过加热炉加热达到反应温度；裂解产物经过原料含碳烯烃混合物换热后再部分冷凝，分离出部分C

目前，基本上都是对固定装置的特定单一物料进行催化裂解生产低碳烯烃，而对来自不同装置的原料及芳烃抽提轻质油尤其是煤基副产品的循环利用方面却鲜有报道。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的煤基副产品的利用率低且经济性低的问题，提供一种煤基副产品催化裂解制丙烯的方法和系统。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种煤基副产品催化裂解制丙烯的方法，该方法包括：

在催化剂存在下，将煤基副产品在温度为550-650℃、压力为0.01-0.05MPa的条件下进行催化裂化反应，得到油气混合物；接着对所述油气混合物依次进行分馏、冷却和脱丙烷，得到丙烯产品气；

其中，所述煤基副产品包含重馏分和/或轻馏分；

所述重馏分选自轻柴油和/或稳定重质油；

所述轻馏分选自石脑油、未加氢轻油馏分、来自双烃裂解装置的裂解轻油、芳烃抽余油、来自MTP装置的混合芳烃、来自煤间接液化装置的LPG、来自蒸汽裂解装置C

本发明第二方面提供一种煤基副产品催化裂解制丙烯的系统，包括依次连通的重馏分进料器、反应器、分馏塔、冷却器和脱丙烷塔，其中：

所述重馏分进料器，用于引入重馏分；

所述反应器，用于引入轻馏分，并将所述重馏分和/或所述轻馏分进行催化裂化反应，得到油气混合物；

所述分馏塔，用于将所述油气混合物进行分馏，得到分馏液和分馏气；

所述冷却器，用于将所述分馏气进行冷却，得到冷却气和冷却液；

所述脱丙烷塔，将所述冷却气进行脱丙烷，得到丙烯产品气和分离气。

通过上述技术方案，通过本发明的方法能够对来自不同装置的煤基副产品进行催化裂解，具有原料范围宽，实现了单一物料或多物料混合进料催化裂解；此外，本发明的反应温度低、可减少能耗，能够提高烯烃产率，产品分布灵活性高，经济效益好，利于工业化应用。

附图说明

图1是根据本发明一实施方式的煤基副产品催化裂解制丙烯的系统结构示意图。

附图标记说明

1、加热器 2、重馏分进料器

3、反应器 4、再生器

5、分馏塔 6、冷却器

7、脱丙烷塔

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明的方法尤其适用于处理来自MTP工艺、费托合成工艺和蒸汽裂解工艺产出的煤基副产品。

如前所述，本发明提供一种煤基副产品催化裂解制丙烯的方法，该方法包括：

在催化剂存在下，将煤基副产品在温度为550-650℃、压力为0.01-0.05MPa的条件下进行催化裂化反应，得到油气混合物；接着对所述油气混合物依次进行分馏、冷却和脱丙烷，得到丙烯产品气；

其中，所述煤基副产品包含重馏分和/或轻馏分；

所述重馏分选自轻柴油和/或稳定重质油；

所述轻馏分选自石脑油、未加氢轻油馏分、来自双烃裂解装置的裂解轻油、芳烃抽余油、来自MTP装置的混合芳烃、来自煤间接液化装置的LPG、来自蒸汽裂解装置的C

本发明提供的方法能够对来自不同装置的煤基副产品的多种物料同时进行催化裂解，并得到低碳烯烃(如丙烯)，既适用于液态煤基副产品催化裂化(重馏分)，也适用于气态煤基副产品的催化裂化(轻馏分)，还适用于同时催化裂化液态煤基副产品(重馏分)和固态煤基副产品(轻馏分)。也即，本发明的催化裂解工艺原料范围广，可以适用于煤化工园区中不同装置生产的多股低附加值的煤基副产品的增值利用，可有效提升煤基副产物的利用率和经济效益。

本发明中，煤基副产品原料为低附加值的煤基副产品，优选地，所述重馏分选自轻柴油和/或稳定重质油；所述轻馏分选自石脑油、未加氢轻油馏分、来自双烃裂解装置的裂解轻油、芳烃抽余油、来自MTP装置的混合芳烃、来自煤间接液化装置的LPG、来自蒸汽裂解装置的C

在实际操作中，煤基副产品不仅有重馏分还有轻馏分，本发明的方法能够同时处理煤基副产品中的重馏分还有轻馏分；在本发明的一个优选实施方式中，所述煤基副产品包含重馏分和轻馏分；此时，所述方法包括：

(1)在催化剂存在下，将预热后的重馏分与轻馏分进行混合，接着在温度为550-650℃、压力为0.01-0.05MPa的条件下进行催化裂化反应，得到油气混合物；

(2)将所述油气混合物进行分馏，得到分馏液和分馏气；

(3)将分馏气进行冷却，得到冷却气和冷却液；

(4)将所述冷却气进行脱丙烷，得到丙烯产品气和分离气。

进一步优选地，所述方法还包括：将所述冷却液分为a液和b液，其中，所述a液循环加入步骤(1)所述的轻馏分中；为了提高所述煤基副产品的利用率，提高低碳烯烃的产率，优选地，将所述b液循环加入步骤(2)所述的油气混合物中；更优选地，将所述分离气循环加入步骤(1)所述的轻馏分中。

本发明中，为了使所述重馏分和轻馏分能够同时进行催化裂化反应，优选条件下，所述催化裂化反应的条件至少满足：温度为580-620℃，压力为0.01-0.05MPa；进一步优选地，所述催化裂化反应的条件还满足：剂油比为15-20，水油比为0.3-0.8，反应时间为1.5-4.5s，其中，所述剂油比是指催化裂化反应中，催化剂循环量与总进料量的重量比，水油比是指水相的进料速率与油相的进料速率之比。

根据本发明，通过将所述油气混合物进行分馏，能够得到含有干气、丙烷、乙烯、丙烯等组分的分馏气和分馏液；优选条件下，所述分馏的条件至少满足：温度为40-170℃，压力为1.7-1.8MPa。

根据本发明，通过脱丙烷能够将冷却气中的丙烯与C

在本发明的一个优选实施方式中，以所述来自蒸汽裂解装置的C

在本发明的一个优选实施方式中，所述轻柴油包含15-35wt％的C

在本发明的一个优选实施方式中，所述稳定重质油为碳原子数为C

本发明中，所述催化剂选自负载型金属氧化物催化剂、碱性氧化物催化剂和分子筛催化剂中的至少一种，所述负载型金属氧化物催化剂可以为LCM系列催化剂或IMPACT催化剂；所述碱性氧化物催化剂可以为LPT-1催化剂；所述分子筛催化剂可以为HZSM-5沸石分子筛、CHP-1和CRP-1催化剂中的至少一种。

本发明还对催化裂化反应得到的催化剂进行再生，并将再生得到的再生催化剂循环加入所述催化裂化反应中。

本发明第二方面提供一种煤基副产品催化裂解制丙烯的系统，所述系统包括依次连通的重馏分进料器2、反应器3、分馏塔5、冷却器6和脱丙烷塔7，其中：

所述重馏分进料器2，用于引入重馏分；

所述反应器3，用于引入轻馏分，并将所述重馏分和/或所述轻馏分进行催化裂化反应，得到油气混合物；

所述分馏塔5，用于将所述油气混合物进行分馏，得到分馏液和分馏气；

所述冷却器6，用于将所述分馏气进行冷却，得到冷却气和冷却液；

所述脱丙烷塔7，将所述冷却气进行脱丙烷，得到丙烯产品气和分离气。

在本发明的一个优选实施方式，重馏分、轻馏分可以通过提升管进料，并在提升管中进行催化裂化反应，例如所述重馏分进料器2设置在所述提升管的下端、所述反应器3设置在提升管的上端，从而能够根据不同物料的性质选择在提升管上的不同位置进料。

根据本发明，为了对所述重馏分进行预热，优选条件下，所述系统还包括：加热器1，与所述重馏分进料器2连通，用于对所述重馏分进行预热。

根据本发明，为了降低成本，还对催化剂进行再生，优选条件下，所述系统还包括：再生器4，所述再生器4连通所述重馏分进料器2和所述反应器3，用于将来自所述反应器3的催化剂进行再生得到再生催化剂，并将所述再生催化剂引入所述重馏分进料器2，再生催化剂与重馏分在进料器2中混合得到混合物料，混合物料在反应器3中与轻馏分接触、混合，并进行催化裂化反应。

根据本发明，所述冷却液出所述冷却器后，由于压力的变化，部分冷却液(a液)发生气化，因此将冷却液分成了气态的a液和液态的b液，优选条件下，所述冷却器6的底端与所述分馏塔5连通，用于将所述b液引入所述分馏塔5，对b液进行循环蒸馏，提高低碳烯烃的产率。

根据本发明，优选条件下，所述冷却器6的底端与所述反应器3连通，用于将所述a液引入所述反应器3，从而对a液中未完全裂化的成分进行再次催化裂化，从而提高了低碳烯烃的产率。

根据本发明，优选条件下，所述脱丙烷塔7的顶端与所述反应器3连通，用于将所述冷却气引入所述反应器3，进一步提高了低碳烯烃的产率。

图1是根据本发明一实施方式的煤基副产品催化裂解制丙烯的系统结构示意图，如图1所示，在本发明一种特别优选的实施方式中，当所述煤基副产品中同时包含轻馏分和重馏分时，所述煤基副产品催化裂解制丙烯的方法包括：

采用加热器1将重馏分进料器2内的重馏分升温至500-600℃，重馏分向上运动，并与位于上方的反应器3内的轻馏分混合，接着在催化剂存在下，在温度为550-650℃、压力为0.01-0.05MPa、剂油比为15-20，水油比为0.3-0.8条件下进行催化裂化反应1.5-4.5s，得到油气混合物；

将所述油气混合物引入所述分馏塔5进行分馏，得到分馏液和分馏气；

将所述分馏气引入所述冷却器6进行冷却，得到冷却气和冷却液，将所述冷却液分为a液和b液，所述a液循环加入所述的轻馏分中；将所述b液循环加入所述分馏塔5的油气混合物中；

将所述冷却气引入所述脱丙烷塔7进行脱丙烷，得到丙烯产品气和分离气，将所述分离气循环加入所述的轻馏分中。

在本发明一种特别优选的实施方式中，当所述煤基副产品中只包含轻馏分时，所述煤基副产品催化裂解制丙烯的方法包括：

在催化剂存在下，将反应器3内的轻馏分在温度为550-650℃、压力为0.01-0.05MPa、剂油比为15-20，水油比为0.3-0.8条件下进行催化裂化反应1.5-4.5s，得到油气混合物；

将所述油气混合物引入所述分馏塔5进行分馏，得到分馏液和分馏气；

将所述分馏气引入所述冷却器6进行冷却，得到冷却气和冷却液，将所述冷却液分为a液和b液，所述a液循环加入所述的轻馏分中；将所述b液循环加入所述分馏塔5的油气混合物中；

将所述冷却气引入所述脱丙烷塔7进行脱丙烷，得到丙烯产品气和分离气，将所述分离气循环加入所述的轻馏分中。

在本发明一种特别优选的实施方式中，当所述煤基副产品中只包含重馏分时，所述煤基副产品催化裂解制丙烯的方法包括：

采用加热器1将重馏分进料器2内的重馏分升温至500-600℃，重馏分向上运动，接着在催化剂存在下，所述重馏分在反应器3内在温度为550-650℃、压力为0.01-0.05MPa、剂油比为15-20，水油比为0.3-0.8条件下进行催化裂化反应1.5-4.5s，得到油气混合物；

将所述油气混合物引入所述分馏塔5进行分馏，得到分馏液和分馏气；

将所述分馏气引入所述冷却器6进行冷却，得到冷却气和冷却液，将所述冷却液分为a液和b液，所述a液循环加入所述反应器3中进行催化裂化反应；将所述b液循环加入所述分馏塔5的油气混合物中；

将所述冷却气引入所述脱丙烷塔7进行脱丙烷，得到丙烯产品气和分离气，将所述分离气循环加入所述反应器3中进行催化裂化反应。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

以下实施例中，催化剂为ZSM-5分子筛催化剂。

各原料的物性参数如下：

轻柴油的物性参如表1所示：

表1

稳定重质油的物性参如表2所示：

表2

来自蒸汽裂解装置的C

表3

石脑油、未加氢轻油馏分、来自双烃裂解装置的裂解轻油(以下简称裂解轻油)、芳烃抽余油、来自MTP装置的混合芳烃(以下简称混合芳烃)和来自煤间接液化装置的LPG(以下简称LPG)的物性参数如表4所示。

表4

以下实施例在图1所示的煤基副产品催化裂解制丙烯的系统内进行，具体步骤如下：

将重馏分从提升管下端的提重馏分进料器2引入，并采用加热器1对重馏分进行预热，重馏分向上运动，并与从提升管上方引入的轻馏分在反应器3内混合，并在催化剂存在下进行催化裂化反应，得到油气混合物；

将所述油气混合物引入所述分馏塔5进行分馏，得到分馏液和分馏气；

将所述分馏气引入所述冷却器6进行冷却，得到冷却气和冷却液，冷却液引出冷却器后，分离成气化的a液和液态的b液，所述a液循环加入所述的轻馏分中；将所述b液循环加入所述分馏塔5的油气混合物中；

将所述冷却气引入所述脱丙烷塔7进行脱丙烷，得到丙烯产品气和分离气，将所述分离气循环加入所述的轻馏分中。

实施例1-5

实施例1-5中各原料的组成如表5所示，反应条件如表6所示，结果如表10所示。

表5

表6

实施例6-11

实施例6-11中各原料的组成如表7所示，反应条件如表8所示，结果如表10所示。

表7

表8

对比例1-2

对比例1-2中各原料的组成同实施例10，反应条件如表9所示，结果如表10所示。

表9

表10

通过表10的结果可以看出，采用本发明的方法能够对来自不同装置的煤基副产品同时进行催化裂化，对低附加值的煤基副产品进行再利用，得到了高附加值的丙烯产品，提高了烯烃产率，经济效益好，利于工业化应用。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。