[发明专利]重油毫秒分级气相催化裂解制低碳烯烃耦合装置

说明书

本发明提供重油毫秒分级气相催化裂解制低碳烯烃耦合装置，下行改性反应管通过气固分离器、返料控制器和流量调控器与改性再生反应器连通组成一个循环反应体系；下行改性反应管上部设置高效雾化喷嘴，下部装有气固快速分离器；改性再生反应器底部设有再生剂入口，顶部设有气固分离器；毫秒裂解反应器通过气固分离器、返料控制器和流量调控器与裂解再生反应器连通组成另一个循环反应体系；热解油气出口和返料控制器出口一起直接接入毫秒裂解反应器入口，毫秒裂解反应器出口连接气固快速分离器；裂解再生反应器底部设有空气入口，顶部设有气固分离器与返料控制器相连，返料控制器接入毫秒裂解反应器，气固分离器气体出口通过换热器与烟气出口相连。

1.技术领域

本发明提供重油毫秒分级气相催化裂解制低碳烯烃耦合装置，属于石油加工领域。

2.背景技术

乙烯、丙烯、丁烯和丁二烯等低碳烯烃非常重要的基本有机化工原料，特别是乙烯生产能力常常被视为一个国家和地区石油化工发展水平的标志。由于储能电池技术井喷式发展和号称世界上最严的机动车尾气国六排放标准实施期临近，电动汽车凭借行驶过程近零污染、节能、低使用成本和易于智能化的优势，异军突起，替代燃油汽车成为不可逆转的发展趋势，随之而来将是交通用油消费量急剧下降，石油加工企业从“燃油型”向“化工型”转型升级迫在眉睫。

目前，全世界大约95％的乙烯和66％的丙烯是采用天然气、石脑油或轻柴油等轻质原料通过管式炉蒸汽热裂解工艺生产。然而进入21世纪，随着常规原油资源日益枯竭，世界原油供应呈现出重质化、劣质化发展趋势，导致轻质裂解原料相对匮乏，而世界范围内低碳烯烃市场需求日益快速增长。为了缓解这一矛盾，拓宽低碳烯烃的生产原料，同时也为更好地利用重质原料油，开发以重油为原料，通过催化裂解工艺直接生产低碳烯烃的“化工型”技术路线成为目前国内外石油炼制业研究和关注的重点和热点，但能够工业化的成熟技术却寥寥无几。

近年来开发的重油催化裂解多产低碳烯烃技术较多，如中石化石科院开发的DCC/CPP工艺[4-5]、 UOP公司开发的PetroFCC工艺、日本石油能源中心开发的HS-FCC工艺、THR工艺、德国有机化学研究所TCSC工艺、印度石油公司开发的INDMAX(UCC)工艺、Exxon mobil与Kellog公司联合开发的 Maxofin工艺和中国石油学提出的两段提升管催化裂解(TMP)工艺等，受到业界的广泛关注和示范应用。与蒸汽裂解相比具有烯烃原料范围变宽、反应温度低、产品分布易于调整和能耗低等优点。但一方面这些催化裂解工艺宜采用高温、短停留时间、大剂油比、大水油比的操作方式，另一方面由于催化裂解操作过程中，原料组成和催化剂性质均是影响催化裂解产物收率和分布的重要因素。然而重油催化裂解择型催化剂的活性组分主要为ZSM-5和Y型分子筛，其孔道结构较小，较大的重油分子在传质过程中扩散受限，不易进入分子筛内部进行择形裂化，加之酸性分子筛较强的氢转移性能，烯烃的收率和选择性提高幅度受到限制；另外，聚集在分子筛表面的重油大分子在酸中心的作用下容易过度裂化，造成产品分布不良或者结焦缩合，从而堵塞催化剂孔道。目前现有的工业择型催化剂利用常压渣油、减压渣油、脱沥青油等劣质原料催化裂解制低碳烯烃，往往会带来催化剂中毒、雾化效果差、生焦量大及转化率和选择性大幅度降低等诸多问题。

另外在现有重油热加工过程中，烃类反应主要发生液相反应。在气相中烃类分子分裂为自由基后可以很快分散开，而在液相中的自由基却被周围分子像“笼子”一样包围起来，缩聚反应就会加剧。要使形成的自由基分散开，必须克服从“笼子”中扩散出来的额外的势垒，这就是所谓的“笼蔽效应”。相对于气相反应而言，这种“笼蔽效应”会改变液相反应的活化能和反应速度。Wu等对比了正十六烷的液相反应和气相反应过程，发现液相反应过程会降低气体产物选择性同时还会生成更多的聚合物，而气相反应过程则可增加气体产物中烯烃含量。

如何开发消除重油中残炭和重金属污染的污染，最大化获取低碳烯烃的工艺和设备成为我国石油化工型加工转型升级过程迫待解决的重大课题。

3.发明内容