[发明专利]用于制备烯烃的方法

说明书

公开背景

公开领域

本文公开的实施方案涉及这样的工艺：反应器具有相对短的有效运转周期长度，其中催化剂活性受到结垢(fouling)的限制并且需要频繁的再生。本文公开的实施方案具体涉及通过包含C4和更重的烯烃的进料的催化裂化生产C2至C3烯烃。

背景

在烃类的处理中，存在很多这样的催化过程：其中在一定时间周期内催化剂结垢使得需要频繁的再生。一个实例是进料的催化裂化，这里，在典型的流化床系统中，依赖于条件在以分钟至小时计的时间期限内催化剂失去活性。为了恢复催化剂的活性，必须将反应中产生的降低催化剂活性的结焦在受到控制的条件下移除，以避免使催化剂烧结并从而使其失活的过高温度。

因为由于催化剂的结垢运转周期的时间长度减小，操作者具有有限的选择。一个选择是使用流化床或与其相当的反应器，这里将催化剂的一部分连续地取出并将其在分开的容器中再生。然而，这种类型的系统是昂贵的。第二选择是使用一系列固定床反应器，其中一部分反应器运行，而另一部分进行再生。这些反应器系统以循环的方式运行，在这种情况下，当一个反应器结垢时，使一个最近再生过的反应器上线，同时使结垢的反应器离线以再生废催化剂。然而，这些系统典型地需要特别为再生服务的很多设备以及用于提供反应热的其它设备。

这点成为问题的一个具体实例是在中等碳数的烯烃至较低级的烯烃特别是乙烯和丙烯的裂化过程中。常规地使用催化裂化将较重的石油馏分如粗柴油和尾馏分转化为较轻的产物，并且对于重进料，流化催化裂化(“FCC”)是特别有优势的。FCC典型地限于在催化剂上产生足够结焦的进料，当燃烧所述结焦时，产生足够热量以提供反应所需的热。重进料与合适的催化剂接触并裂化以形成更轻产物。轻产物典型地是汽油和柴油，但也已经使用流化床系统由重进料生产轻质烯烃。

例如，也可以通过中等碳数的(C4至C9)烯烃的催化裂化实现轻质烯烃的生产。例如，可以将C4至C9烃裂化以形成乙烯和丙烯，以及其它产物。然而，在这些条件下，由这些较轻进料产生的焦炭的量不足以补偿反应的吸热，并且需要单独的加热器。在这些情况下需要附加设备。

对于裂化中等碳数的烯烃以制备较轻的烯烃如乙烯和丙烯存在多种工艺。然而，这些工艺通常使用传统系统用于备料、反应和再生。例如，如美国专利号7,087,155和6,307,117中公开的反应器系统通常包括两个固定床反应器系统的使用，其中一个反应器运行，而一个反应器再生。在这些情况下，对于反应系统和再生系统需要分离的操作设备。

对改进裂化工艺的很多最新努力已经在研究对于所使用的催化剂的改进。然而，用于烯烃裂化的传统工艺，无论用什么催化剂，由于在运转周期内催化剂性能上的变化，在产物组成和转化率上经常产生显著的摆动。此外，用于备料、反应和再生的传统系统一般包括用于以下方面的多个燃气加热器：i)裂化催化剂的再生和ii)加入裂化装置的进料的加热。此外，备料系统典型地使用固定床加氢系统以将更高级的不饱和化合物，如二烯烃在进入反应器之前移除。典型地，这些系统在液相下运行，并且在进入用于反应器的进料预热之前需要在其它设备中将所得到的进料气化。

因此，对于能够降低所需的运行成本和资本成本(例如，工艺设备件数)的轻质烯烃生产方法存在需求。

公开内容概述

一方面，本文公开的实施方案涉及一系列固定床反应器系统的反应和再生过程的整合，这里催化剂需要足够频繁的再生。在循环的操作/再生循环中使用多个反应器。在这些实施方案中，该方法包括：用再生气体通过间接热交换预热烃进料流；将预热过的烃进料流进料到至少一个含有催化剂的正在运行的反应器；将再生气体进料至含有催化剂的第二反应器经历再生；从第二反应器回收再生气体的至少一部分；将回收的再生气体进料通过热回收系统以再加热所述回收再生气体；以及将所述经再加热的回收再生气体作为再生气体进料至所述进行预热之处。在一些实施方案中，再生气体包括氮、氧及其组合物中的至少一种。在另外的实施方案中，第二反应器通过燃烧垢化催化剂的焦炭而再生催化剂。该方法提供了对用于烃类和再生气体的单独的加热系统的消除并且有效地从循环再生气体中回收热量。