含碳烯烃混合物催化裂解生产轻质烯烃的方法

摘要

本发明涉及一种含碳烯烃混合物催化裂解生产轻质烯烃的方法，主要解决以往技术中存在含碳烯烃混合物附加值不高，以及催化裂解工艺结合性不强的问题。本发明通过采用原料含碳烯烃混合物通过与裂解产物热交换获得部分热源，再通过与过热稀释蒸汽混合达到反应温度；裂解产物经过与原料含碳烯烃混合物换热后，再与分离出来的蒸汽凝液热交换，然后通过空冷器、冷却器冷却，分离出蒸汽凝液；分离出蒸汽凝液的裂解产物通过进一步分离，可分别得到不同浓度的丙烯、乙烯以及其他馏分的技术方案较好地解决了该问题，可用于增产轻质烯烃的工业生产中。

说明书

                               技术领域

本发明涉及一种含碳烯烃混合物催化裂解生产轻质烯烃的方法。

                               背景技术

轻质烯烃，如丙烯、乙烯，在国民经济和社会的发展中起着重要的作用。乙烯是生产聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)和环氧乙烷/乙二醇(EO/EG)等重要有机化工产品的主要原料；丙烯主要用于生产PP、异丙苯、丙烯腈、丙烯酸等诸多产品。作为重要的轻烯烃，丙烯、乙烯的需求在不断增长。烃类热裂解仍是生产乙烯的主要方法之一，而生产丙烯的工艺一般可概况为副产品工艺和专有工艺。副产品工艺主要是指通过蒸汽裂解和催化裂化制乙烯装置得到的丙烯。专有工艺指专门开发生产丙烯的工艺，目前主要有丙烷脱氢、低碳烯烃歧化、低碳烯烃裂解、甲醇制丙烯等工艺技术。低碳烯烃催化裂解制丙烯技术，不仅可用于生产丙烯、乙烯，并且可以提高低碳烯烃的附加值，具有很大的发展前景。低碳烯烃催化裂解制丙烯技术的基本原理是利用具有独特择型性和酸性的ZSM-5分子筛催化剂，有选择地把低碳烯烃裂解为丙烯和乙烯。

文献US5059735描述了一种C₃～C₇混合烯烃裂解制丙烯、乙烯的工艺，此工艺中与原料混合进入反应器的是丙烷，原料与丙烷重量比在2～3∶1。此工艺虽然可以提高对C₂～C₄的选择性，但同时也提高了C₆以上芳烃的选择性，对于循环裂解充分利用C₃～C₇提高丙烯、乙烯产量并不十分有利。

文献US5981819介绍了一种C₄～C₇混合烯烃制丙烯、乙烯的工艺，此工艺中原料混合烯烃需与过热蒸汽混合，混合后再通过加热炉加热至反应温度。过热蒸汽与原料之比在0.5～3.0∶1.0。反应裂解产物中虽然含有70％左右原料烯烃总量的丙烯和丁烯，但丁烯占有很大一部分比例。另外，蒸汽凝液不与裂解反应产物换热回收热量。

                               发明内容

本发明所要解决的技术问题是以往技术中存在含碳烯烃混合物附加值不高以及含碳烯烃催化裂解工艺结合性不强的问题，提供一种新的含碳烯烃混合物催化裂解生产轻质烯烃的方法。该方法具有能获得高选择性丙烯和乙烯裂解产物的优点；同时，该方法具有通过对裂解产物进行换热、冷却，可降低工艺能耗以及和多种装置结合，对裂解产物进行进一步的分离，得到轻质烯烃如丙烯、乙烯的优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种含碳烯烃混合物催化裂解生产轻质烯烃的方法，包括以下步骤：

(1)液相原料含碳烯烃与催化裂解产物热交换后气化并预热，与过热蒸汽发生器产生的过热蒸汽混合，混合后进料温度达到400～600℃，进入反应器进行催化裂解反应；

(2)与原料含碳烯烃混合物换热后的催化裂解产物，再与蒸汽凝液进行热交换，然后通过空冷器、冷却器冷却后进入气液分离器；

(3)气液分离器底部分离出蒸汽凝液，顶部分离出的催化裂解产物通过进一步分离，可得到丙烯和乙烯。

上述技术方案中，含碳烯烃催化裂解优选催化剂为择形分子筛催化剂；液相含碳烯烃原料优选方案为C₄～C₈的含碳烯烃混合物；反应进料优选方案为达到温度为450～550℃进入反应器进行催化裂解反应；催化裂解反应器为一段或多段的固定床反应器。过热蒸汽与含碳烯烃的重量比优选范围为0.5～5.0∶1.0，更优选范围为0.5～3.0∶1.0；反应器中反应压力优选范围为0.02～0.3MPa，更优选范围为0.05～0.15MPa。蒸汽凝液与催化裂解产物换热后的温度优选范围为80～160℃，更优选范围为100～150℃，然后蒸汽凝液被循环至过热蒸汽发生器；催化裂解产物换热后，经空冷器、冷却器冷却后的温度优选范围为20～80℃，更优选范围为30～60℃。

本发明方法得到的轻质烯烃：丙烯和乙烯不少于原料中烯烃总量的56％。本发明方法通过蒸汽凝液的换热和循环使用，不仅降低了本方法的能耗，而且降低了蒸汽物耗。如果结合进蒸汽裂解制乙烯装置、FCC装置以及其它增产丙烯装置如甲醇制丙烯装置，则本方法得到的轻质烯烃丙烯和乙烯可以通过这些主装置进行高精度提纯，获得聚合级丙烯和乙烯，取得了较好的技术效果。

                               附图说明

图1为本发明方法工艺流程示意图。

图2为文献US5981819工艺流程示意图。

图1、图2中1为新鲜水，2为含碳烯烃混合物，3为过热蒸汽发生器，4为混合器，5为反应器，6为进料换热器，7为蒸汽凝液换热器，8为空冷器，9为冷却器，10为气相裂解反应产物，11为气液分离器，12为蒸汽凝液，13为气相裂解反应产物，14为液相裂解反应产物，15为饱和蒸汽，16为混合C₄～C₇。

图1中，过热蒸汽在蒸汽发生器3过热，液相含碳烯烃混合物与裂解反应产物在换热器6换热后气化并被预热。过热蒸汽与气相含碳烯烃混合后进入反应器5。裂解产物经换热器6、7换热后，再经空冷器8、冷却器9冷却后进入气液分离器11。气液分离器11底部液相12为蒸汽凝液，此部分蒸汽凝液经换热器7加热后循环进入蒸汽发生器3。气液分离器7顶部气相裂解产物可结合进蒸汽裂解制乙烯装置、FCC装置或其它增产丙烯装置如甲醇制丙烯装置，以获得聚合级丙烯和乙烯。

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。

                             具体实施方式

【比较例1】

按图2所示，含碳烯烃混合物进料组成(重量％)为：丁烯-2：45％，丁烷：40％，戊烯-1：9％，戊烷：6％。采用文献US5981819工艺流程，蒸汽与进料重量比为1.5，反应温度为470℃，反应压力为0.13MPa，冷却器9后的温度为35℃，实验证明将得到如下比例的产品(重量％)：

C₂～C₄：48.5％

燃料气：5.0％

C₅以上：46.5％

【比较例2】

按图2所示，含碳烯烃混合物进料组成(重量％)为：丁烯-2：55％，丁烷：35％，戊烯-1：6％，戊烷：4％。采用文献US5981819工艺流程，蒸汽与进料重量比为3.0，反应温度为500℃，反应压力为0.2MPa，冷却器9后的温度为55℃，试验证明将得到如下比例的产品(重量％)：

C₂～C₄：50.9％

燃料气：11.8％

C₅以上馏分：37.3％

【实施例1】

按图1所示，含碳烯烃混合物进料组成(重量％)为：丁烯-2：45％，丁烷：40％，戊烯-1：9％，戊烷：6％。采用本发明工艺流程，催化剂为硅铝比200的ZSM-5分子筛，反应器为一段固定床型式，蒸汽与进料重量比为1.5，反应温度为470℃，反应压力为0.13MPa，蒸汽凝液换热后的温度为160℃，冷却器9后的温度为35℃，中试装置证明将得到如下比例的产品(重量％)：

C₂～C₃：56.3％

燃料气：0.06％

C₄以上馏分：43.6％

【实施例2】

按图1所示，含碳烯烃混合物进料组成(重量％)为：丁烯-2：55％，丁烷：35％，戊烯-1：6％，戊烷：4％。采用本发明工艺流程，催化剂为硅铝比200的ZSM-5分子筛，反应器为二段固定床型式，蒸汽与进料重量比为3.0，反应温度为500℃，反应压力为0.2MPa，蒸汽凝液换热后的温度为120℃，冷却器9后的温度为55℃，将得到如下比例的产品(重量％)：

C₂～C₃：59.3％

燃料气：0.08％

C₄以上馏分：40.6％

【实施例3】

按图1所示，含碳烯烃混合物进料组成同实施例2，采用本发明工艺流程，催化剂为硅铝比200的ZSM-5分子筛，反应器为二段固定床型式，蒸汽与进料重量比为5.0，反应温度为550℃，反应压力为0.3MPa，蒸汽凝液换热后的温度为80℃，冷却器9后的温度为75℃，将得到如下比例的产品(重量％)：

C₂～C₃：51.5％

燃料气：0.03％

C₄以上馏分：48.5％