[发明专利]用于通过裂化形成轻质烯烃的方法

说明书

根据当前公开的一个或多个实施例，轻质烯烃可以通过一种可以包括以下之方法形成：将进料流引入到反应器中；使所述进料流与裂化催化剂在所述反应器中反应以形成产物流；以及处理所述裂化催化剂。所述反应器可以包括上游反应器区段和下游反应器区段。所述上游反应器区段可以定位在所述下游反应器区段的下方。所述上游反应器区段的平均横截面面积可以是所述下游反应器区段的平均横截面面积的至少150％。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年3月13日提交的名称为“用于通过裂化形成轻质烯烃的方法和设备(Methods and Devices for Forming Light Olefins By Cracking)”的美国临时专利申请第62/470,570号的优先权，所述申请的内容以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开总体上涉及化学处理，并且更具体地说，涉及用于裂化反应以形成轻质烯烃的反应器设计和系统。

背景技术

轻质烯烃可以用作基础材料以生产许多类型的商品和材料。例如，乙烯可以用于制造聚乙烯、氯化乙烯或环氧乙烷。此类产品可以用于产品包装、构造、纺织品等。因此，工业上需要轻质烯烃，如乙烯、丙烯和丁烯。然而，大多数轻质烯烃必须基于给定的化学进料流、通过不同的反应方法生产，所述化学进料流可以是来自原油精炼操作的产物流。

发明内容

一直需要适合于通过裂化生产轻质烯烃的方法和设备。本文公开了用于裂化烃流(如石脑油或丁烷)以形成轻质烯烃的设备和方法。当前公开的工艺配置适用于裂化石脑油或丁烷以形成轻质烯烃，如利用反应器，所述反应器包括定位在下游反应器区段的下方的上游反应器区段，其中所述上游反应器区段的平均横截面面积是所述下游反应器区段的平均横截面面积的至少150％。此类反应器设计可以在其上游反应器区段中作为快速流化、湍流或鼓泡床上流式反应器操作，并且在其下游反应器区段中作为稀相提升管反应器操作。

另外，当前公开的方法和反应器系统的一些实施例中的优点是由当前公开的反应器设计提供的加工灵活性。在一些实施例中，本文公开的反应器设计可以用于除裂化之外的另外的方法，所述另外的方法可以用于由其它原料制备烯烃。例如，通过利用不同的催化剂，轻质烯烃可以由各种进料流产生。例如，轻质烯烃可以通过至少脱氢反应、裂化反应、脱水反应和甲醇-烯烃反应来生产。然而，根据各个实施例，这些反应类型可以使用不同的进料流来形成轻质烯烃。非限制性实例包含利用：脱氢反应，所述脱氢反应可以利用镓和/或铂催化剂来使包括乙烷、丙烷、正丁烷和异丁烷中的一种或多种的进料流反应；裂化反应，所述裂化反应可以利用沸石催化剂来使包括石脑油、正丁烷或异丁烷中的一种或多种的进料流反应；脱水反应，所述脱水反应可以利用酸催化剂(如氧化铝或沸石)来使包括乙醇、丙醇或丁醇中的一种或多种的进料流反应；以及甲醇-烯烃反应，所述甲醇-烯烃反应可以利用沸石(如SAPO-34)催化剂来使包括甲醇的进料流反应。

在一些实施例中，可以用于裂化反应的当前公开的反应器可以适用于其它类型的反应。例如，除裂化外，当前描述的反应器系统还可以操作进行脱氢、脱水和/或甲醇-烯烃反应。此特征可以允许基于其价格和可用性选择原料，降低生产轻质烯烃的成本。因此，应该理解，在一些实施例中，反应器和方法可以有目的地不完全优化用于裂化反应，目的是允许所公开的反应器灵活地用于其它反应过程以形成烯烃。

另外，根据各种实施例，本文所述的反应器系统和方法可以利用补充燃料在催化剂加工步骤中加热催化剂。补充燃料可以适用于加热当前描述的反应的催化剂，因为与许多可能形成烯烃的反应不同，在当前公开的反应中可能不会产生足够量的焦炭或其它可燃材料。例如，石脑油或丁烷的裂化可能不会在催化剂上形成足够的焦炭以燃烧产生热量。因此，由于裂解反应需要热量，并且不能通过燃烧焦炭供应，因此可以使用补充燃料源，如液体或蒸气补充燃料源。