[发明专利]针对丙烯生产的改进型流化催化裂化(FCC)方法用催化剂组合物

说明书

技术领域

本发明涉及用于制备丙烯和其它烃产物的流化催化裂化(FCC)方法，以及这些方法中所用的催化剂体系，所述催化剂体系减少包括干气(氢、甲烷、乙烷和乙烯)和焦炭的不希望副产物的产生。代表性催化剂组合物包括高含硅沸石，如硅质岩(silicalite)。

背景技术

已知流化催化裂化(FCC)方法用于转化相对高沸点或重烃馏分，如原油常压和真空塔残留物和瓦斯油，以制备价值更高的轻质烃，且特别是那些汽油沸程内的那些烃。高沸点进料在一个或多个反应区中接触处在适于进行所需裂化反应的条件下的维持于流化态下的粒状裂化催化剂。在流化接触或反应区，含碳物料和其它污染物作为焦炭沉积在固体催化剂上，这降低了催化剂活性。因此，通常将催化剂不断地转运至称为复原或再生区的另一区，在此处，焦炭通过以含氧再生气体的燃烧被除去。随后，所得再生催化剂被连续地收回，并全部或部分重新加入到反应区中。

在FCC中，氢的缺乏提供了具有大量芳族和其它不饱和化合物的裂化产品组合，它们的高辛烷值使得将它们混入汽油中有利。这些汽油沸程烃通常作为蒸气馏分被从FCC主塔中除去，所述FCC主塔分馏离开反应区后的FCC反应器排出物。FCC是公知的，且描述在如US4,003,822等中。自从公开起，FCC技术中的众多进展已允许精炼厂增加在给定大小单元中加工的进料。这些进展已包括对反应器和再生器内部的改进，以及新型催化剂的开发，和使用添加剂增加FCC加工能力。在一些情况中，生产能力可增加程度上的限制会受制于FCC单元的产物分离设施的大小，这会产生瓶颈。在此方面，着重考虑的一点是气体浓缩区，和特别是被称为湿气压缩机的其主要能量来源。

最近，许多FCC方法的操作已特别关注于通过增加裂化或转化程度来增加轻质烯烃和丙烯的产率。丙烯是许多石油化工产品中重要的原料，且源自FCC以外，特别是作为蒸汽裂化副产物，丙烯产量将不能满足需求的增加。因此，使用FCC提高即使是少量的丙烯产率也具有显著的经济学效果。然而，遗憾地，针对丙烯产率做出的FCC方法改进通常伴随有较高产率的干气和催化剂焦炭，这导致限制整个方法生产能力和由此的利润率的瓶颈。例如，氢和C₁-C₂烃产率的增加导致对FCC生产能力的限制，这是因为给定单元的总气体处理限制，和特别是湿气压缩机能力。同样，所增加的废FCC催化剂焦炭水平会在限制催化剂再生器鼓风机能力和/或最大化再生器温度的基础上限制此方法的生产能力。

当下需要用于丙烯生产的改进型FCC方法和催化剂体系，特别是相对于意在针对汽油沸程烃生产的常规的较低激烈性(severity)的FCC方法不显著降低加工生产能力的那些。

发明内容

本发明涉及流化催化裂化(FCC)方法，且特别涉及用于制备丙烯的那些方法，在这些方法中干气(氢、甲烷、乙烷和乙烯)和焦炭的产率降低。特别地，现已发现在催化剂组合物中使用具有极高氧化硅与氧化铝摩尔骨架比(如至少100)的含硅沸石以及其它沸石在此方面上是有利的。不受限于某一理论，相信所观察到的与此类含硅沸石相关的焦炭和干气产率的减少和汽油产率的增加是导致非选择性裂化产物的自由基形成的抑制的结果。相比较，虽然FCC催化剂组合物中高SiO₂∶Al₂O₃骨架摩尔比ZSM-5沸石(如在30至60的范围内)的存在会阻碍自由基裂化，但是ZSM-5沸石的整体催化裂化活性导致针对丙烯生产的FCC方法中干气的净增加。这增加了在气体处理区和特别是湿气压缩机上的总气体负载，损害了FCC单元的整体生产能力。

已发现使用极高SiO₂∶Al₂O₃骨架摩尔比沸石如硅质岩作为FCC用催化剂组合物的添加沸石组分的优点是针对丙烯产率有利，同时意外地克服与高干气和焦炭产率相关的生产能力限制，如上所述和如对其它沸石催化剂组合物观察到的。不受限于某一理论，相信含硅沸石组分有利于抑制自由基形成，且不会不利地影响产生所需烯烃和特别是丙烯的形状选择性沸石裂化反应。