[发明专利]一种适用于制备烯烃和芳烃的催化转化反应器和系统

说明书

本发明涉及一种适用于制备烯烃和芳烃的催化转化反应器和系统，所述反应器从下到上依次包括任选的预提升段、全浓相反应区、过渡段和出口区，所述全浓相反应区为横截面呈大致圆形的、底端和顶端开口的、包括一个或多个扩径段和一个或多个等直径段的空心柱体的型式，所述任选的预提升段上和/或所述全浓相反应区的底部设有至少一个催化剂入口，并且所述全浓相反应区的扩径段和等直径段各自独立地设有一个或多个补充催化剂入口。本发明的反应器和系统用于催化转化反应时，原料与催化剂的接触效率高，从而能够有效降低干气和焦炭产率，改善催化反应选择性，并且提高乙烯、丙烯和轻芳烃等高附加值产物的产率，特别是提高对轻芳烃的选择性。

技术领域

本申请涉及催化转化的技术领域，具体涉及一种适用于烯烃和芳烃的制备的催化转化反应器和系统。

背景技术

丙烯是重要的有机化工原料，2016年我国丙烯的当量消费量为3380万吨，当量自给率为75.2%。预计到2020年，我国丙烯的当量消费量将达到3900万吨，其产能缺口还存在一定的空间。苯、甲苯、二甲苯（BTX）是重要的基础化工原料，其中对二甲苯（PX）占BTX消费总量的45%左右。随着我国聚酯等工业的发展，预计BTX的需求将继续高速增长。90%的乙烯、70%的丙烯、90%的丁二烯、30%的芳烃均来自蒸汽裂解副产。虽然蒸汽裂解技术经过几十年的发展，技术不断完善，但仍具有能耗高、生产成本高、CO₂排放量大和产品结构不易调节等技术局限，石油化工如果采用传统的蒸汽裂解制乙烯、丙烯路线，将面临轻质原料油短缺、生产能力不足以及成本过高等几大制因素，另外，随着蒸汽裂解原料的轻质化，丙烯和轻芳烃产率下降更是加剧的供需矛盾。催化裂解技术可以作为生产低碳烯烃和轻芳烃的生产工艺的有益补充，对炼油和化工一体化的企业来说，采用催化技术路线生产化工原料具有明显的社会与经济效益。

中国专利申请公开CN1234426A公开了一种从重质油同时制取低碳烯烃和高芳烃汽油的方法，包括使重质石油烃和水蒸汽在由提升管和密相流化床组成的复合反应器中进行催化裂解反应，达到提高低碳烯烃特别是丙烯的产率，同时使汽油中的芳烃含量增加到80重%左右。

中国专利申请公开CN1393510A公开了一种重质石油烃催化转化增产乙烯和丙烯的方法，包括使烃油原料在提升管或流化床反应器中与含有五元环高硅沸石的催化剂接触、反应，该方法不仅可以提高乙烯和丙烯产率，还可以在一定程度上缓解催化剂的水热失活。

中国专利申请公开CN1721510A公开了一种采用双反应区催化裂解生产低碳烯烃和芳烃的方法，其在两个反应区采用不同的重时空速达到从重质原料油最大限度地生产丙烯、乙烯等低碳烯烃，其中丙烯的产率超过20重%，同时联产甲苯与二甲苯等芳烃的目的。

美国专利申请公开US2002003103A和US2002189973A公开了采用双提升管来增产丙烯的FCC装置，其中裂化反应生成的汽油（60-300℉/15-150℃）进料到第二根提升管进一步反应，催化剂是USY分子筛和ZSM-5分子筛催化剂的混合物。

美国专利申请公开US2002195373A公开的方法是采用下行式反应器，在高温（1020-1200℉/550-650℃）、短接触时间（0.5秒）和大剂油比（15-25）条件下操作。主催化剂（Y型八面沸石）具有低氢转移活性，其配方结合操作条件来制定，以使轻烯烃产率最大化。高效分离器在0.1秒之内将产物和催化剂分离，使得二次反应和焦炭的形成最小化。另外，使用LCO来骤冷分离出来的气体产物至930℉/500℃，并防止进一步裂化。

美国专利US6153089A公开了使用循环流化床设备/再生器将富含烯烃的烃类转化成氢气和C2-C4烯烃的工艺。它使用一种含有脱氢金属、择形分子筛和大孔酸性组元的催化剂，所用的设备/再生器在840-1380℉/450-750℃和WHSV 0.1-60h^-1条件下操作。