在逆流催化裂化反应器中处理烃以生产轻质烯烃的方法与流程

1.本公开的实施方案一般涉及处理烃的方法，更具体地，涉及处理烃以生产烯烃的方法。


背景技术：

2.轻质烯烃，包括乙烯、丙烯和丁烯，是大部分石化工业使用的基本中间体。特别是，纯的轻质烯烃流可用在各种聚合物和化学品的生产过程中。传统上，轻质烯烃可以通过石脑油、煤油或柴油等石油馏分的热裂解来生产。轻质烯烃也可以通过催化裂化过程生产。随着对轻质烯烃需求的增加，需要改进生产轻质烯烃的方法。


技术实现要素：

3.传统的催化裂化工艺通过利用贫床或循环流化方案，例如稀流化床，在反应器中使用相对少量的催化剂进行操作。此外，传统的催化裂化工艺可能会利用并流流动模式，由此催化剂和烃以相同的方向流过反应器，这会导致不希望的流动模式，如返混和核心-环流。本公开的实施方案涉及通过催化裂化生产轻质烯烃的方法，其中催化剂和烃以逆流方式相互接触，并且其中反应器的一部分以密相床流化方式运行。密相床流化可以允许更多的催化剂存在于反应器中，这反过来可以导致比在传统催化裂化工艺中观察到的更高的烃转化率和更高的轻质烯烃的产率。逆流可描述为增加进料的转化率。例如，在逆流过程中，新鲜催化剂可能从反应器顶部流动到反应器底部，而烃进料则从反应器底部流动到反应器顶部。反应器底部和反应器出口附近的废催化剂与向上流动的进料接触并转化进料中的反应性组分。进料中反应性较低的组分在进料向上移动时发生转化，接触反应器顶部的热的新鲜催化剂。此外，烃和催化剂之间的逆流接触可能会阻止返混或核心-环流，这通常会导致在催化剂和烃并流流过反应器的传统的提升管反应器中轻质烯烃的产率降低。
4.根据一个或多个实施方案，轻质烯烃可通过包括使烃进料流进入反应器的进料入口的方法由烃生产。所述反应器可以包括限定上部反应区的上部反应器部分和限定下部反应区的下部反应器部分。所述上部反应器部分包括催化剂入口和烃产物出口，其中所述催化剂入口和所述烃产物出口位于或靠近所述上部反应器部分的顶部。所述下部反应器部分包括进料入口和催化剂出口，其中所述进料入口与所述催化剂出口位于或靠近所述下部反应器部分的底部。所述下部反应区与所述上部反应区流体连通并与之相邻。所述催化剂以基本上向下的方向移动通过所述上部反应器部分和所述下部反应器部分，并且所述烃进料流以基本上向上的方向移动通过所述上部反应器部分和所述下反应器部分，从而使所述烃进料流和所述催化剂以逆流方向移动。所述上部反应区以逆流活塞流方式运行，并且所述下部反应区以密相床流化方式运行。使所述催化剂与所述烃进料流接触使所述烃进料流的一种或多种组分裂化并形成烃产物流。所述烃产物流包括乙烯、丙烯或丁烯中的一种或多种。所述方法可进一步包括通过所述烃产物流通过所述烃产物出口离开所述上部反应区。
5.根据一个或多个实施方案，轻质烯烃可通过包括使烃进料流进入反应器的进料入
口的方法由烃生产。所述反应器可以包括限定上部反应区的上部反应器部分和限定下部反应区的下部反应器部分。上部反应器部分包括催化剂入口和烃产物出口。所述催化剂入口和所述烃产物出口位于或靠近所述上部反应器部分的顶部。所述下部反应器部分包括进料入口和催化剂出口。所述进料入口与所述催化剂出口位于或靠近所述下部反应器部分的底部。所述下部反应区与所述上部反应区流体连通并与之相邻。所述催化剂具有向下的表观速度通过所述上部反应器部分和下部反应器部分，并且所述烃进料流具有向上的表观速度通过所述上部反应器部分和所述下部反应器部分，使得所述烃进料流和所述催化剂以逆流方向移动。所述上部反应区以逆流活塞流方式运行，其中所述下部反应区中的催化剂与油之比为5至100，并且所述上部反应区中的所述烃进料流的表观速度为3.0m/s或更小。所述下部反应区以密相床流化方式操作，其中所述下部反应区的重时空速为1至200hr-1
。使所述催化剂与所述烃进料流接触使所述烃进料流的一种或多种组分裂化并形成烃产物流。所述烃产物流包括乙烯、丙烯或丁烯中的一或多种。所述方法可进一步包括通过所述烃产物流通过所述烃产物出口离开所述上部反应区。
6.附图简要说明
7.当结合以下附图阅读时，可以最好地理解本公开的具体实施方案的以下详细描述，其中相似的结构用相似的附图标记表示，并且其中：
8.图1示意性地描述了根据本文所公开的一个或多个实施方案的用于生产轻质烯烃的反应器和催化剂再生器；和
9.图2示意性地描述根据本文所公开的一个或多个实施方案的用于生产轻质烯烃的反应器的上部反应器部分的剖视图。
10.为了描述图1和图2的简化示意图和说明，不包括某些化学处理操作领域的普通技术人员可能使用和熟知的许多阀门、温度传感器、电子控制器等。此外，通常包括在典型的化学处理操作中的随附组件，例如空气供应、催化剂料斗和烟气处理系统，没有被描述。裂化装置中的随附组件，如排气流、废催化剂排放子系统和催化剂更换子系统也未显示。应当理解，这些组件在所公开的本实施例的精神和范围内。应当理解，不应从附图中推断反应器直径，并且反应器的直径可以与附图中的描述相似或不同。此外，诸如本公开中描述的那些操作组件可以被添加到本公开中所描述的实施例中。
11.还应注意，附图中的箭头表示工艺流程。然而，箭头可等同地指代可用于在两个或多个系统部件之间传输工艺流的传输线。此外，连接到系统组件的箭头定义了每个给定系统组件中的入口或出口。箭头方向通常对应于包含在由箭头表示的物理传输线内的流的材料的主要运动方向。此外，不连接两个或多个系统部件的箭头表示离开所描述的系统的产物流或进入所描述系统的系统入口流。产物流可在伴随的化学处理系统中进一步处理或可作为最终产品商业化。系统入口流可以是从伴随的化学处理系统转移的流，或者可以是未处理的原料流。一些箭头可以表示再循环流，其是再循环回系统的系统部件的流出流。然而，应当理解，在一些实施方案中，任何代表的再循环流都可以由相同材料的系统入口流代替，并且再循环流的一部分可以作为系统产品离开系统。
12.另外，附图中的箭头可示意性地描述将流从一个系统组件传输到另一个系统组件的过程步骤。例如，从一个系统组件指向另一个系统组件的箭头可能表示将一个系统组件的流出物“传递”到另一个系统组件，这可能包括从一个系统组件“退出”或“移除”的工艺流
的内容，以及将该产品流的内容“引入”到另一个系统组件。
13.现在将更详细地参考各种实施方案，其中一些实施方案如附图所示。在可能的情况下，将在整个图纸中使用相同的参考数字来表示相同或类似的部件。
14.详细描述
15.本公开的实施方案涉及处理烃以生产轻质烯烃的系统及方法。本文讨论了各种实施方案。然而，应当理解，上述详细描述部分描述的一个或多个具体实施方案，不应该被视为限制所附权利要求的范围。
16.如本公开中所使用，“反应器”系指容器，在该容器中一种或多种反应物之间任选地在一种或多种催化剂存在下发生一种或多种化学反应。例如，反应器可包括配置成可作为间歇式反应器、连续搅拌釜反应器(cstr)或活塞流反应器操作的釜式反应器或管式反应器。示例性反应器包括填充床反应器(例如固定床反应器)和流化床反应器。可将一个或多个“反应区”设置于反应器中。如本公开中所使用的，“反应区”是指在反应器中发生特定反应的区域。
17.如本公开中所使用，“催化剂”是指增加特定化学反应速率的任何物质。本公开中所述催化剂可用于促进各种反应，例如但不限于裂化。如本公开中所使用的，“裂化”通常指的是一种化学反应，其中具有碳-碳键的分子通过一个或多个碳-碳链的断裂而断裂成一个以上的分子，或由包括环状部分的化合物转化而成，例如环烷烃、环烷烃、萘、芳族化合物等，涉及不包括环状部分或含有比裂化前更少的环状部分的化合物。
18.如本公开中所使用，术语“废催化剂”是指已被引入并通过反应区以裂化烃进料的催化剂，但在引入反应区之后尚未在再生器中再生。“废催化剂”可能有焦炭沉积在催化剂上，可能包括部分焦化的催化剂和完全焦化的催化剂。沉积在“废催化剂”上的焦炭量可能大于再生后残留在再生催化剂上的焦炭量。
19.如本公开中所使用，术语“再生催化剂”是指已被引入反应区，然后在再生器中再生，以将催化剂加热至更高的温度，氧化并从催化剂中去除至少一部分焦炭，以恢复催化剂的至少一部分催化活性，或两者兼而有之的催化剂。“再生催化剂”与废催化剂相比可能具有更少的焦炭、更高的温度或两者兼而有之，并且与废催化剂相比较可能具有更高的催化活性。与未通过裂化反应区和再生器的新鲜催化剂相比，“再生催化剂”可能具有更多的焦炭和更低的催化活性。
20.现在参考图1，示意性地描述了用于生产轻质烯烃的反应器100。该反应器包括上部反应器部分110、下部反应器部分120和汽提部分130。上部反应器部分110可以包括上部反应区111。下部反应器部分120可以限定下部反应区121。烃进料流101可通过位于下部反应器部分120中的一个或多个进料入口进入下部反应区121。一个或多个进料入口可以位于或靠近下部反应器部分120的底部。此外，下部反应器部分120可包括一个或多个位于或靠近下部反应器部分120底部的催化剂出口。如本文所述，在下部反应器部分120的底部处或下部反应器部分120的底部附近对应于下部反应器120的高度的底部10％、底部5％或甚至底部1％的位置。
21.上部反应器部分110限定了上部反应区111。烃进料流101可移动通过下部反应区121并进入上部反应区111。上部反应器部分110和下部反应器部分120可以彼此流体连通。在一个或多个实施方案中，上反应器部分110和下反应器部分可以彼此相邻，没有居间组件
或反应器部分。在一个或多个实施方案中，烃进料流101可以直接从下部反应器部分120传递到上部反应器部分110。
22.参考图2，显示了上部反应器部分110的剖视图。上部反应器部分110包括烃产物出口112和催化剂入口113，其可以位于或靠近上部反应器部分110的顶部。如本文所述，在上部反应器部分110的顶部处或上部反应器部分110的顶部附近对应于上部反应器部分110的高度的顶部10％、顶部5％或甚至顶部1％中的位置。催化剂可通过催化剂入口113进入上部反应器部分110。如图2所示，催化剂入口113可延伸到上部反应器部分110中，因此催化剂进入烃产物出口112下方的上部反应区111。如图2所示，烃产物出口112由上部反应器部分110中的开口限定，并且烃产物出口112不延伸到上部反应区111中。因此，催化剂可进入烃出口112下方的上部反应区。不希望受限于理论，认为在烃产物出口112下方引入催化剂可以减少离开反应器100的烃产物中夹带的催化剂的量。
23.在一个或多个实施方案中，烃进料流101可包含原油、由原油组成或基本上由原油组成。如本文所述，“原油”是指天然存在的石油液体和气体的混合物。通常，原油在用于本文所述的方法之前可进行最少的处理。本文所设想的原油包括api重力为25
°‑
40
°
，例如25
°‑
30
°
、30
°‑
35
°
、35
°‑
40
°
或这些范围的任何组合的原油。在进一步的实施方案中，烃进料流101可包含初始沸点至少为25℃的原油馏分或由原油形成的石化产品。例如，在一个或多个实施方案中，烃进料流可以包括轻质石脑油，并且可以具有25℃至35℃的初始沸点和85℃至95℃的最终沸点。在一个或多个实施方案中，烃进料可包含重质石脑油，其初始沸点为80℃至95℃，最终沸点为190℃至210℃。在进一步的实施方案中，烃进料流可包含全馏程石脑油，且初始沸点为25℃至35℃，最终沸点为190℃至210℃。
24.在一个或多个实施方案中，烃进料流包括c4组分、轻质石脑油、重质石脑油、全馏程石脑油、减压瓦斯油、原油、fcc汽油、烯烃石脑油、常压渣油、减压渣油、凝析油、脱沥青原油、脱蜡原油、脱沥青脱蜡原油、煤油或柴油中的一种或多种。
25.在一个或多个实施方案中，催化剂可包括沸石催化剂，例如usy沸石、zsm-5沸石或多种类型合适沸石催化剂的组合。或者，催化剂可以包括其他合适的固体酸催化剂。在一个或多个实施方案中，如本文进一步详细描述的，催化剂可包括新鲜催化剂、再生催化剂或新鲜催化剂和再生催化剂的组合。在一个或多个实施方案中，催化剂可包括粘合剂、促进剂、惰性物质和基质，以具有可接受的物理和化学性质，例如催化剂磨损指数和催化剂密度，从而可用于所提出的反应器配置。
26.如图1所示，下部反应器部分120可具有比上部反应器部分110更大的横截面积。在一个或多个实施方案中，下部反应器部分120可具有与上部反应器部分110基本上相似的横截面积。
27.在一个或多个实施方案中，上部反应区111可以逆流活塞流方式操作。在一个或多个实施方案中，烃进料101在其向上移动通过上部反应区111时可表现出活塞流。同样地，催化剂在其向下移动通过上部反应区111时可表现出活塞流。由于催化剂的流动与烃进料的流动相反，因此流动是逆流的，而上部反应区111可以逆流活塞流方式操作。
28.在一个或多个实施方案中，上部反应区111中的催化剂与油之比可为5至100。例如，上部反应区111中，催化剂与油之比可以是5:100、10:100、20:100、30:100、40:100、50:100、60:100、70:100、80:100、甚至90:100。在进一步实例中，上部反应区111中的催化剂与
油之比可为5:90、5:80、5:70、5:60、5:50、5:40、5:30、5:20、甚至5:10。不希望受限于理论，认为适合在上部反应区111中使用的催化剂与油之比的限制较少，因为催化剂可以通过重力流动通过上部反应区111，而不是凭借烃的流动通过反应器。此外，催化剂与油之比较高表明，在上部反应区111中有大量的催化剂，据信这会导致烃进料向轻质烯烃的转化率增加。
29.催化剂可通过上部反应区111进入下部反应区121。在一个或多个实施方案中，催化剂可以直接从上部反应区111传递到下部反应区121。下部反应区121可以以密相床流化方式操作。在一个或多个实施方案中，催化剂可从上部反应区111进入下部反应区121，并在下部反应区122中形成密相流化床。如本文所述，“密相床流化方式”是指其中流化床相对于密相床具有明确限定的上限或表面的流化状态。例如，密相床流化方式包括平滑流化(smooth fluidization)、鼓泡流化(bubbling fluidization)、节涌流化(slugging fluidization)和湍流流化(turbulent fluidization)方式。在密相流化床中，颗粒夹带率可能较低，但可能随着流经流化床的气体速度的增加而增加。
30.在一个或多个实施方案中，下部反应区121的重时空速(whsv)可为1至200hr-1
。例如，下部反应区121的whsv可以是1至200hr-1
、1至175hr-1
、1至150hr-1
、1至125hr-1
、1至100hr-1
、1至75hr-1
、1至50hr-1
，甚至1至25hr-1
。在进一步的实施方案中，下部反应区121的whsv可以为25至200hr-1
、50至200hr-1
、75至200hr-1
、100至200hr-1
、125至200hr-1
、150至200hr-1
、甚至175至200hr-1
。whsv可用于描述下部反应区121的密相床中催化剂的量。不希望受限于理论，据信密相床允许大量催化剂存在于下部反应区中，这可以提高轻质烯烃的产率。
31.当烃进料流101和催化剂移动通过反应器100时，烃进料流101可以具有向上的表观速度通过反应器100的水平横截面，而催化剂可以具有向下的表观速度通过反应器的水平横截截面。如本文所述，“表观速度”是指单个相流过给定横截面积的速度。相的体积流量用于确定该相的表观速度；因此，相内的单个颗粒或分子可以以不同于或甚至相反于相的整体流动的方向移动，而不影响该相的表观速度的方向。
32.例如，烃进料流101从下部反应器部分120的进料入口流向上部反应器部分110的烃产物出口112。因此，移动通过反应器100的水平横截面的烃进料流101的整体流是向上的方向，导致向上的表观速度。同样地，催化剂在反应器100的汽提部分130中从催化剂入口113流到催化剂出口，并且通过反应器100水平横截面移动的催化剂的总体流是向下的方向，导致向下的表观速度。在一个或多个实施方案中，烃进料流101的向上表观速度和催化剂的向下表观速度导致烃进料流101和催化剂之间的逆流模式。因此，在一个或多个实施方案中，烃进料流101和催化剂以逆流方向移动。
33.不希望受限于理论，据信以逆流方式接触烃进料流101和催化剂可防止在传统提升管反应器中可能发生的催化剂返混，并可促进不利影响轻质烯烃生产的不期望的副反应。此外，据信使烃进料流101和催化剂以逆流方式接触可防止核心-环流通过反应器，其中催化剂在反应器壁附近具有高浓度并且朝向具有低浓度大部分烃流发生的反应器中心。通常，核心-环流减少了催化剂和烃之间的接触量，因此可以减少烃进料向轻质烯烃的转化。
34.不希望受限于理论，还认为通过允许烃进料中的反应性较高的化学品接触活性较低的催化剂、以及允许活性较低的催化剂接触反应性较高的化学品，从而逆流也可以导致
烯烃的产率提高。通常，下部反应区121中的催化剂已经与上部反应区111中的烃接触。因此，下部反应区121中的催化剂通常被部分失效，并且具有比上部反应区111中的催化剂更低的活性。在下部反应区121中使烃进料与大量活性较低的催化剂接触可允许烃进料中的反应性较高的化学品在接触活性较低催化剂的同时在下部反应区121中裂化。这又允许上部反应区111中活性更高的催化剂裂化烃进料中反应性较低的化学品，从而提高由烃进料生产的轻质烯烃的产率。
35.在一个或多个实施方案中，移动通过上部反应器部分111的烃进料流101的表观速度为3.0m/s或更小。例如，通过上部反应器部分111的烃进料流的表观速度可以是3.0m/s或更小、2.0m/s或更小，1.0m/s或更小，0.9m/s或更小，0.8m/s或更小，0.7m/s或更小、0.6m/s或更小、0.5m/s或更小或甚至0.4m/s或更小。不希望受限于理论，据信在上部反应器部分111内小于3.0m/s的烃进料流表观速度可导致催化剂与烃之间的接触增加，这又可导致烃进料向轻质烯烃的转化增加。为了将烃进料流101的表观速度保持在期望的范围内，可以通过调节上部反应器部分110的高度和下部反应器部分120的高度来控制烃在反应器100内的停留时间。
36.在一个或多个实施方案中，烃进料流101在反应器100内的停留时间为0.1至10秒。例如，烃进料流101在反应器100内的停留时间可以是0.1至10秒、0.5至10秒，1至10秒和2至10秒。在进一步的实施方案中，烃进料流101在反应器100中的停留时间可以为0.1至9秒、0.1至8秒、0.1至7秒、0.1至6秒、0.1至5秒、0.1至4秒、0.1至3秒、0.1至2秒或甚至0.1至1秒。
37.当烃进料流101接触催化剂时，至少一部分烃进料流101可裂化以形成烃产物。在一个或多个实施方案中，反应器100内的温度可为420℃至750℃，以促进烃进料流101的裂化。例如，反应器100内的温度可为460℃至750℃、500℃至750℃、540℃至750℃、580℃至750℃、620℃至750℃、660℃至750℃，甚至700℃至750℃。在进一步的实例中，反应器100内的温度可为420℃至710℃、420℃至670℃、420℃至630℃、520℃至590℃、430℃至550℃，甚至420℃至510℃。在又一些实施方案中，反应器100内的温度可以是440℃至720℃、480℃至680℃。
38.在一个或多个实施方案中，烃产物可包括轻质烯烃和其他反应产物。例如，除了其它反应产物之外，烃产物还可以包括乙烯、丙烯、丁烯或它们的组合。在一个或多个实施方案中，其他反应产物可包括干气、芳烃、石脑油、轻循环油、重循环油，甚至重油。在一个或多个实施方案中，包含轻质烯烃的烃产物流102可从上部反应区111通过上部反应器部分110中的烃产物出口112。在一个或多个实施方案中，烃产物流102可包含夹带在烃产物流中的催化剂，其可在分离装置中与烃产物流分离。任何合适的分离装置，包括旋风分离器或一系列旋风分离器，可用于从烃产物流102中分离夹带的催化剂。在一个或多个实施方案中，轻质烯烃可从烃产物流102中分离。轻烯烃与烃产物流的分离可以通过任何合适的方法实现，包括例如蒸馏。在一个或多个实施方案中，从烃产物流中分离轻质烯烃可产生相对纯的乙烯、丙烯或丁烯流。
39.在一个或多个实施方案中，裂化烃进料流101可产生废催化剂。上部反应区111和下部反应区121均可能产生废催化剂。在一个或多个实施方案中，废催化剂可包括催化剂上的焦炭。焦炭可降低催化剂的活性，与再生催化剂或新鲜催化剂相比，废催化剂的活性可能降低。在一个或多个实施方案中，下部反应区121的非循环流化床可以包括废催化剂。不希
望受限于理论，烃进料流中反应性更强的组分可能在较低的反应区裂化，因为这些组分反应不需要高的催化活性。当烃进料从下部反应区121传递到上部反应区111时，烃进料将遇到活性更高、新鲜或再生的催化剂，并且烃进料的活性更低的组分将裂化。因此，催化剂和烃进料流101的逆流可导致烃进料向轻质烯烃的转化率增加。
40.在一个或多个实施方案中，反应器100可包括下部反应器部分120下方的汽提部分130。汽提部分130可以限定汽提区131。汽提部分130可以与下部反应器部分120流体连通并邻近下部反应器部分120。在一个或多个实施方案中，废催化剂可从下部反应区121进入汽提区131。在进一步的实施方案中，废催化剂可直接从下部反应区121进入汽提区131。蒸汽可以通过流105被输送到汽提区131。在汽提区131中，蒸汽可接触废催化剂并从废催化剂中汽提至少一部分烃进料或烃产物。在汽提区131中与蒸汽接触后，废催化剂可作为蒸汽104从反应器100通过催化剂出口。
41.在一个或多个实施方案中，废催化剂可被送至催化剂再生器150，其中废催化剂被再生以形成再生催化剂。催化剂再生器150可包括提升管160和分离器170。废催化剂可通过催化剂入口进入提升管160。在一个或多个实施方案中，提升管160与反应器100的汽提区131流体连通，并且废催化剂可以直接从汽提区131传递到提升管160。在一个或多个实施方案中，空气流151被传送到提升管160，并且空气和废催化剂沿提升管160向上行进。在一个或多个实施方案中，空气流151用于氧化废催化剂上的至少一部分焦炭，恢复废催化剂的活性并形成再生催化剂。
42.再生催化剂和空气可从提升管160移动至分离器170。在一个或多个实施方案中，提升管160和分离器170彼此相邻，再生催化剂和空气直接从提升管160移动到分离器170。分离器170可以是用于从空气中分离催化剂的任何合适的分离系统，包括旋风分离系统。在一个或多个实施方案中，空气流152可以离开分离器170。此外，再生催化剂可通过再生催化剂出口离开分离器170。在一个或多个实施方案中，再生催化剂可包含在流103的催化剂中。在一个或多个实施方案中，分离器170和上部反应器部分110可以彼此流体连通，再生催化剂可以直接从再生器150的分离器170通过催化剂入口113传递到反应器100的上部反应区111。在一个或多个实施方案中，可将新鲜催化剂添加到流103中的催化剂中。在这样的实施方案中，催化剂可以包括再生催化剂和新鲜催化剂。
实施例
43.以下示例说明了本公开的一个或多个附加特征。在以下实施例中，在含有废催化剂和新鲜催化剂的混合物的催化剂样品存在下，将烃进料流裂化成轻质烯烃，以模拟具有本公开所述的下部流化床和上部逆流活塞流反应区的反应器。
44.微活性测试(mat)装置用于确定烃流在不同催化剂与油之比下的转化率和选择性，以模拟改变逆流反应器中催化剂的量(催化剂滞留量)。烃流为己烷，裂化发生在650℃。催化剂是基于zsm-5的沸石催化剂。测试了4.69、7.06和10.61的催化剂与油之比，轻质烯烃产率如表1所示。
45.表1
[0046][0047][0048]
如表1所示，随着催化剂与油之比增加，轻质烯烃的产率增加。此外，焦炭产率随着催化剂与油之比的增加而降低。这可能是由于导致焦炭形成的双分子反应减少。由于催化剂与油之比的增加与反应器内催化剂量的增加相关，因此增加反应器中的催化剂滞留量会导致烃向轻质烯烃的转化率增加。此外，当反应器中催化剂的量增加时，可以在尺寸减小的反应器中实现将烃转化为轻质烯烃。
[0049]
使用两层催化剂将烃转化为轻质烯烃是在mat装置中进行的。烃流为己烷，裂化发生在650℃。第一催化剂层是部分失活的催化剂。催化剂在810℃下在100％蒸汽下失活6小时。第一催化剂层占mat装置中总催化剂的30％。第一催化剂层代表本公开中描述的反应器的密相流化床部分。第二催化剂层是新鲜催化剂，占mat装置中催化剂的70％。第二催化剂层表示本公开中描述的反应器的逆流活塞流部分。双层催化剂裂化己烷得到的轻质烯烃的产率在表2中显示。表2还显示了来自实施例1的催化剂与油之比为10.61的单层催化剂的轻质烯烃的产率。
[0050]
表2
[0051][0052]
如表2所示，由于第一催化剂层上存在焦炭，在双层催化剂存在下裂化己烷导致转化率略有下降。c2至c4烯烃的mol％对于双层催化剂为45.9mol％，对于单层催化剂为47mol％。然而，当考虑到转化率的差异时，双层催化剂导致轻质烯烃的选择性高于单层催化剂。因此，本说明书中公开的双区反应器在用于生产轻质烯烃时可提供增加的选择性。
[0053]
本公开的第一方面中，轻质烯烃可通过包括使烃进料流进入反应器的进料入口的方法由烃生产。所述反应器可以包括限定上部反应区的上部反应器部分和限定下部反应区的下部反应器部分。所述上部反应器部分包括催化剂入口和烃产物出口，其中所述催化剂入口和所述烃产物出口位于或靠近所述上部反应器部分的顶部。所述下部反应器部分包括进料入口和催化剂出口，其中所述进料入口与所述催化剂出口位于或靠近所述下部反应器部分的底部。所述下部反应区与所述上部反应区流体连通并与之相邻。所述催化剂以基本
上向下的方向移动通过所述上部反应器部分和所述下部反应器部分，并且所述烃进料流以基本上向上的方向移动通过所述上部反应器部分和所述下反应器部分，从而使所述烃进料流和所述催化剂以逆流方向移动。所述上部反应区以逆流活塞流方式运行，所述下部反应区以密相床流化方式运行。使所述催化剂与所述烃进料流接触使所述烃进料流的一种或多种组分裂化并形成烃产物流。所述烃产物流包括乙烯、丙烯或丁烯中的一种或多种。所述方法可进一步包括通过所述烃产物流通过所述烃产物出口离开所述上部反应区。
[0054]
本公开的第二方面可以包括第一方面，其中，所述上部反应区的所述烃进料流的表观速度为3.0m/s或更小。
[0055]
本公开的第三方面可以包括第一方面或第二方面，其中，烃进料流包括原油。
[0056]
本公开的第四方面可以包括第一方面至第三方面中的任一方面，其中，所述烃进料流具有至少25℃的初始沸点。
[0057]
本公开的第五方面可包括第一方面至第四方面中的任一方面，其中，所述烃进料流包括c4组分、轻质石脑油、重质石脑油、全馏程石脑油、减压瓦斯油、原油、fcc汽油、烯烃石脑油、常压渣油、减压渣油、凝析油、脱沥青原油、脱蜡原油、脱沥青脱蜡原油、煤油或柴油中的一种或多种。
[0058]
本发明的第六方面可包括第一方面至第五方面中的任一方面，其中所述下部反应区的重时空速为1至200hr-1
。
[0059]
本发明的第七方面可包括第一方面至第六方面中的任一方面，其中，所述上部反应区中的催化剂与油之比为5至100。
[0060]
本公开的第八方面可包括第一方面至第七方面中的任一方面，其中，所述烃进料流在所述反应器内的停留时间为0.1至10秒。
[0061]
本公开的第九方面可包括第一方面至第八方面中的任一方面，其中，所述反应器内的温度为420℃至750℃。
[0062]
本发明的第十方面可包括第一方面至第九方面中的任一方面，其中，该方法还包括使所述催化剂通过所述催化剂出口进入催化剂再生器，再生至少一部分废催化剂以形成再生催化剂，并且再生后的催化剂通过所述催化剂入口进入所述上部反应区。通过催化剂出口的催化剂是废催化剂。
[0063]
本公开的第十一方面可包括第一方面至第十方面中的任一方面，其中，该方法还包括使所述催化剂通过所述催化剂出口进入反应器的汽提部分。
[0064]
本公开的第十二方面可包括第一方面至第十一方面中的任一方面，其中在所述汽提部分中，蒸汽接触所述催化剂，并且至少一部分所述烃进料或至少一部分所述烃产物从所述催化剂中汽提。
[0065]
在本公开的第十三方面中，轻质烯烃可通过包括使烃进料流进入反应器的进料入口的方法由烃生产。所述反应器可以包括限定上部反应区的上部反应器部分和限定下部反应区的下部反应器部分。所述上部反应器部分包括催化剂入口和烃产物出口。所述催化剂入口和所述烃产物出口位于或靠近所述上部反应器部分的顶部。所述下部反应器部分包括进料入口和催化剂出口。所述进料入口与所述催化剂出口位于或靠近所述下部反应器部分的底部。所述下部反应区与所述上部反应区流体连通并与之相邻。所述催化剂具有向下的表观速度通过所述上部反应器部分和下部反应器部分，并且所述烃进料流具有向上的表观
速度通过所述上部反应器部分和所述下部反应器部分，使得所述烃进料流和所述催化剂以逆流方向移动。所述上部反应区以逆流活塞流方式运行，其中所述下部反应区中的催化剂与油之比为5至100，并且所述上部反应区中的所述烃进料流的表观速度为3.0m/s或更小。所述下部反应区以密相床流化方式操作，其中所述下部反应区的重时空速为1至200hr-1
。使所述催化剂与所述烃进料流接触使所述烃进料流的一种或多种组分裂化并形成烃产物流。所述烃产物流包括乙烯、丙烯或丁烯中的一或多种。所述方法可进一步包括通过所述烃产物流通过所述烃产物出口离开所述上部反应区。
[0066]
本公开的第十四方面可包括第十三方面，其中，所述烃进料流包括c4组分、轻质石脑油、重质石脑油、全馏程石脑油、减压瓦斯油、原油、fcc汽油、烯烃石脑油、常压渣油、减压渣油、凝析油、脱沥青原油、脱蜡原油、脱沥青脱蜡原油、煤油或柴油中的一种或多种。
[0067]
值得注意的是，以下一项或多项权利要求使用术语“其中”作为过渡短语。为了定义本发明，需要注意的是，该术语在权利要求中被引入作为一个开放式过渡短语，所述开放式过渡短语用于引入所述结构的一系列特征的叙述并且应以类似于更常用的开放式前序术语“包括”的方式进行解释。
[0068]
对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变化。由于结合本发明的精神和实质的所公开的实施方案的修改、组合、子组合和变化对本领域技术人员来说可能发生，因此本发明应被解释为包括所附权利要求及其等效物范围内的所有内容。

技术特征：
1.处理烃以生产轻质烯烃的方法，所述方法包括：使烃进料流进入反应器的进料入口，其中所述反应器包括：限定上部反应区的上部反应器部分，所述上部反应器部分包括催化剂入口和烃产物出口，其中所述催化剂入口和所述烃产物出口位于或靠近所述上部反应器部分的顶部；以及限定下部反应区的下部反应器部分，所述下部反应器部分包括进料入口和催化剂出口，其中所述进料入口与所述催化剂出口位于或靠近所述下部反应器部分的底部，并且其中所述下部反应区与所述上部反应区流体连通并与之相邻；其中：所述催化剂以基本上向下的方向移动通过所述上部反应器部分和所述下部反应器部分，并且所述烃进料流以基本上向上的方向移动通过所述上部反应器部分和所述下反应器部分，从而使所述烃进料流和所述催化剂以逆流方向移动；所述上部反应区以逆流活塞流方式运行；所述下部反应区以密相床流化方式运行；使所述催化剂与所述烃进料流接触使所述烃进料流的一种或多种组分裂化并形成烃产物流，其中所述烃产物流包括乙烯、丙烯或丁烯中的一种或多种；以及使所述烃产物流通过所述烃产物出口离开所述上部反应区。2.根据权利要求1的方法，其中，通过所述上部反应区的所述烃进料流的表观速度为3.0m/s或更小。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述烃进料流包括原油。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述烃进料流具有至少25℃的初始沸点。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述烃进料流包括c4组分、轻质石脑油、重质石脑油、全馏程石脑油、减压瓦斯油、原油、fcc汽油、烯烃石脑油、常压渣油、减压渣油、凝析油、脱沥青原油、脱蜡原油、脱沥青脱蜡原油、煤油或柴油中的一种或多种。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述下部反应区的重时空速为1至200hr-1
。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述上部反应区中的催化剂与油之比为5至100。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述烃进料流在所述反应器内的停留时间为0.1至10秒。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述反应器内的温度为420℃至750℃。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：使所述催化剂通过所述催化剂出口进入催化剂再生器，其中通过所述催化剂出口的所述催化剂是废催化剂；再生至少一部分废催化剂以形成再生催化剂；以及再生后的催化剂通过所述催化剂入口进入所述上部反应区。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括使所述催化剂通过所述催化剂出口进入反应器的汽提部分。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，在所述汽提部分中，蒸汽接触所述催化剂，并且至少一部分所述烃进料或至少一部分所述烃产物从所述催化剂中汽提。13.处理烃以生产轻质烯烃的方法，所述方法包括：使烃进料流进入反应器的进料入口，其中所述反应器包括：限定上部反应区的上部反应器部分，所述上部反应器部分包括催化剂入口和烃产物出口，其中所述催化剂入口和所述烃产物出口位于或靠近所述上部反应器部分的顶部；以及限定下部反应区的下部反应器部分，所述下部反应器部分包括进料入口和催化剂出口，其中所述进料入口与所述催化剂出口位于或靠近所述下部反应器部分的底部，并且其中所述下部反应区与上部反应区流体连通并与之相邻；其中：所述催化剂具有向下的表观速度通过所述上部反应器部分和下部反应器部分，并且所述烃进料流具有向上的表观速度通过所述上部反应器部分和所述下部反应器部分，使得所述烃进料流和所述催化剂以逆流方向移动；所述上部反应区以逆流活塞流方式操作，其中所述下部反应区中的催化剂与油之比为5至100，并且所述上部反应区中的所述烃进料流的表观速度为3.0m/s或更小；所述下部反应区以密相床流化方式操作，其中所述下部反应区的重时空速为1至200hr-1
；使所述催化剂与所述烃进料流接触使所述烃进料流的一种或多种组分裂化并形成烃产物流，其中所述烃产物流包括乙烯、丙烯或丁烯中的一或多种；以及使所述烃产物流通过所述烃产物出口离开所述上部反应区。14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述烃进料流包括c4组分、轻质石脑油、重质石脑油、全馏程石脑油、减压瓦斯油、原油、fcc汽油、烯烃石脑油、常压渣油、减压渣油、凝析油、脱沥青原油、脱蜡原油、脱沥青脱蜡原油、煤油或柴油中的一种或多种。

技术总结
轻质烯烃可通过包括使烃进料流进入反应器的进料入口的方法由烃生产。反应器可包括限定上部反应区的上部反应器部分和限定下部反应区的下部反应器部分。催化剂以基本上向下的方向移动通过上部反应器部分和下部反应器部分，并且烃进料流以基本上向上的方向移动通过上部反应器部分和下反应器部分，从而使烃进料流和催化剂以逆流方向移动。使催化剂与烃进料流接触可使烃进料流的一种或多种组分裂化并形成烃产物流。该方法可进一步包括使烃产物流通过烃产物出口离开上部反应区。通过烃产物出口离开上部反应区。通过烃产物出口离开上部反应区。


技术研发人员：哈立德
受保护的技术使用者：沙特阿拉伯石油公司
技术研发日：2021.06.08
技术公布日：2023/8/1