[发明专利]一种石油裂解干气生产芳烃的方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油裂解干气的有效利用，可提升干气经济价值。干气来源包括催化裂化干气、催化裂解(DCC)干气、焦化干气等。产物以芳烃为主。

背景技术

全球石油资源日益短缺，油价高位运行，如何用好有限资源成为炼油企业需要解决的问题之一。催化裂化是炼厂的主要操作单元，在加工重质油方面作用巨大。催化裂化加工量很大，占原油一次加工量的35％左右。目前，国内催化裂化加工能力已超过1亿吨。催化裂化产物包括干气、液化气、汽油、柴油、油浆、焦炭等，这些产品中，干气价值较低，是不希望的产品。干气质量产率大约为进料的4％～8％，其典型体积组成为：氢气20～40％、甲烷15～30％、乙烷10～15％、乙烯10～20％、丙烷、丙烯及重组分0.5～3％，氮气5～15％，此外还含有少量一氧化碳、二氧化碳。对一套加工能力为100万吨/年的催化裂化装置来说，干气中氢气大约0.1万吨/年、乙烯大约1.0万吨/年、丙烯约0.15万吨/年。

目前大部分炼厂将干气作为燃料气体使用，显然造成了很大浪费。因为干气中含有大量价值较高的氢气和乙烯，如何利用干气中的氢气和乙烯是提高干气价值的关键。

提取分离干气中的氢气是一个方向。CN1686783、CN1095440、CN1049873及CN1180657等专利都公开了利用炼厂干气分离制氢的各种方法。利用干气生产氢气，生产需要净化、加氢、蒸汽转化、变换、分离等单元，操作过程复杂。

从催化裂化干气中提取乙烯是提升干气价值的另一途径。近期的技术主要有深冷分离法、吸收分离法、水合物分离法、膜分离法和吸附分离法，其中深冷分离法、吸收分离法已经相当成熟，并实现了工业化生产，但两者均需要一定的能耗。吸附分离方法需要变压吸附、湿法脱硫脱碳、临氢脱氧、氧化铝和分子筛干燥等技术配套运行，过程也比较复杂。膜分离法和吸附分离法正处于实验室研究或工业试验阶段。

利用干气中乙烯与苯反应的特性，生产苯乙烯，是利用干气的较好办法，这类方法已有工业装置生产。

如上所述，干气中含有相当数量的乙烯，现有技术对乙烯的回收和利用不够充分，乙烯多随干气一起作为燃料气，造成了极大的浪费。若通过芳构化将干气中的乙烯转化为芳烃，则可产生巨大的经济效益。以100万吨/年规模的催化裂化装置计，每年可以增产0.8万吨左右的芳烃产品。

关于低碳烃芳构化的专利和文章较多，CN1176187C公开了“低碳烃芳构化方法”，提出了一种生产芳烃、氢气和高质量液化气的低碳烃芳构化工艺技术、催化剂及其制备方法，所述催化剂以HZSM-5沸石为载体，以锌和镍为活性组分。CN1660724公开了“液化气芳构化生产三苯工艺”，液化石油气经脱水、换热、加热后，进入流化床反应器，在催化剂的作用下，直接转化为气态混合芳烃。气态混合芳烃经冷却分馏得到苯、甲苯、二甲苯等产品。CN1586721A公开了“一种碳四液化石油气芳构化的催化剂及其制备方法”。USP4605807公开了一种含有乙烯的气体催化转化成较重烃类的技术，该专利所用催化剂为ZSM-5型沸石和结晶硼硅酸盐分子筛。原料气中的乙烯含量较高，反应是在无氢的条件下进行，液体产率最高在理论产率的75％。该专利的乙烯气体，与石油裂解干气的组成有很大差别，由于乙烯含量高，乙烯低聚成液体产品放热大，该专利没有解决乙烯聚合过程中的放热问题。

文献调研表明，有关C3、C4芳构化的专利很多，而有关C2芳构化的专利很少见，有关干气中乙烯芳构化的专利则更少见。本发明人意外的发现，干气可以转化为富含芳烃的汽油。经过大量研究，提出了干气生产芳烃的方法和催化剂。

发明内容

本发明采用自主开发的催化剂，结合干气组成的特点，将干气中的乙烯催化转化为芳烃产品。为了合理分配反应过程的热效应，本发明还设计了独特的工艺流程，使干气中乙烯的转化率在90％以上，反应生产的烃油含有80％以上的芳烃。

具体工艺过程如下：干气原料经过换热和/或加热至100～500℃，优选150～450℃。预热后的干气从反应器底部经分布器进入催化剂床层。反应器床层中装有本发明自主开发的催化剂，干气与催化剂接触后，干气中的乙烷部分脱氢生成乙烯，乙烯等烯烃组分发生聚合、环化、芳构化等反应，生成富含芳烃的烃化合物(烃油)。