[发明专利]催化裂解石油烃获得低碳烯烃和汽油的方法以及其催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化裂解石油烃获得低碳烯烃的方法和其催化剂，特别是用于石油烃催化裂解制备低碳烯烃和其他高附加值产物的方法以及其催化剂。

背景技术

由石油烃裂解制取以乙烯和丙烯为目的产物的技术，98％以上采用管式炉蒸汽热裂解工艺。乙烯与丙烯总和的收率很大程度上依赖于反应条件，如裂解温度、停留时间和水油比，同时也依赖于裂解原料如石脑油的成分。由该工艺获得的乙烯与丙烯总和的收率一般不超过45wt％，且丙烯与乙烯的量的比值小于1，甲烷等低附加值产物的收率较高。该工艺通常在高于840℃的温度下生产乙烯，所以能耗较大、对裂解反应炉材质要求较高。此外，所获得的产物分布不可调并且石油烃有效利用率较低。

由石油烃催化裂解制取以乙烯和丙烯为目的产物的技术，一方面反应温度低(小于750℃)，能耗小；另一方面，由于催化剂的作用，产物分布可调节，丙烯与乙烯比值明显高于热裂解。但当反应温度高于600℃时，由于分子筛催化剂的特点，反应过程中积炭严重，稠环芳烃产物成量较大，从而降低了石油烃的有效利用率。

此外，在以石油烃为原料进行碳链断裂反应制取油品的技术，包括催化裂化及加氢裂化，该技术主要由重质油和处理过的渣油制取高辛烷值(马达法80左右)汽油和柴油及少量富含丙烯和丁烯的裂化气。虽然催化裂化技术也能获得一定收率的低碳烯烃，但主要产物为油品，而且积炭量也很高。

在由石油烃催化裂解制取以乙烯和丙烯为目的产物的技术中，催化剂的性能直接影响最终的产物。催化裂解催化剂往往以分子筛为主要活性组分。

专利US20100105974公开了由两种不同孔径和性能的分子筛所组成的催化剂，以提高低碳烯烃的收率并减少轻组分烷烃的循环裂解。专利CN200810043110.0公开了制备一种共生分子筛的方法，其解决催化剂中多孔材料孔径单一、酸性较弱和活性不高的问题。

由于分子筛的性能不能完全适用于裂解反应要求，因此需要对分子筛进行改性。专利CN200980104219.3公开了使用锰和磷同时改性由沸石、粘土和无机复合物组成的催化剂。

现有技术的石油烃催化裂解催化剂，为追求高单程乙烯和丙烯收率，提高了单程石油烃的裂解程度，但不能兼顾石油烃的有效利用率，产品结构单一或者产品品质较低。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种催化裂解石油烃获得低碳烯烃和汽油的方法。与现有技术相比，其不但能提高低碳烯烃的收率，还能获得高附加值的其他产品，而且石油烃的利用率较高。本发明还涉及用于该方法的石油烃催化裂解催化剂。

根据本发明的第一方面，提供了一种催化裂解石油烃获得低碳烯烃和汽油的方法，包括：将石油烃与固定床石油烃催化裂解催化剂接触反应生成低碳烯烃和汽油，其中反应条件为：温度450-750℃、压力0-0.09MPa、水油比0-3、石油烃重量空速0.1-20h^-1。

在一个优选的实施例中，反应条件为：温度550-620℃、压力0.01-0.05MPa、水油比0-1.5、石油烃重量空速0.5-8h^-1。

根据本发明，催化裂解的压力较低，这对反应装置要求大大降低，能极大地降低对反应装置的投资，降低成本。并且由于系统压力和反应温度较低，整个体系的安全度也更高。此外，较低的反应温度也使得低附加值的产物如甲烷的量也很低。较高的石油烃重量空速也使得系统的处理量更大。

在一个实施例中，石油烃为石脑油和/或C₄-C₁₈的烷烃。在另一个实施例中，所获得的低碳烯烃为乙烯和丙烯，汽油为C₅-C₁₀的烷烃。

由此，通过本发明，在对石油烃进行催化裂解获得低碳烯烃的同时还会获得附加值较高并且产率较高的汽油馏分，特别是高辛烷值汽油馏分，使得石油烃催化裂解的产品更为丰富。

根据本发明的第二方面，提供了一种石油烃催化裂解催化剂，所述催化剂由分子筛、填料和改性组分构成。