[发明专利]用于催化烃裂化的化学回环工艺

说明书

化学回环的方法包括将含烃进料料流引入第一反应区中。所述第一反应区包括移动催化剂床反应器。所述移动催化剂床反应器包括非均相催化剂，并且所述非均相催化剂包括生热金属氧化物组分。所述方法进一步包括在所述移动催化剂床反应器的所述非均相催化剂的存在下使所述含烃进料料流裂化；用来自产物料流的氢气来将所述非均相催化剂的所述金属氧化物生热组分还原以生成热量；和利用所述热量来驱动所述含烃进料料流的额外裂化。一种化学回环系统包括至少一个还原反应器和与所述还原反应器流体联接的至少一个氧化反应器，所述还原反应器包括移动催化剂床反应器和非均相催化剂。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年8月28日提交的美国临时申请第62/551,014号的权益，所述美国临时申请通过引用的方式并入本文。

技术领域

本说明书总体涉及烃加工。

背景技术

目前用于生产轻烯烃(如乙烯和丙烯)的商业技术包括热裂化或蒸汽裂化以及催化裂化。蒸汽裂化是一种非催化工艺，其在大约750℃-900℃的升高的反应温度下操作，并且需要蒸汽稀释以控制选择性并维持可接受的回路寿命。它是迄今为止化学工业中耗能最多的工艺。发现仅石脑油蒸汽裂化器的热解区段就消耗了总工艺能量的大约65％并且占总能量损失的大约75％。此外，所述工艺对进料变化极为敏感，并引起一些环境问题。它不适合满足预期的丙烯增长需求，因为它生产乙烯作为主要产品，并且它几乎不能控制丙烯与乙烯(P/E)比率。

相反，催化裂化，特别是用固体酸催化剂的流化催化裂化(FCC)产生具有相对较高P/E比率的产物，并且在500-650℃的较低温度下操作。在FCC工艺中，催化剂悬浮在流化床中上升的进料烃流中。通过进料喷嘴将预热的烃进料喷射到截头锥体/提升器的底部中，在所述底部处它与热的流化催化剂在500-650℃下接触。热催化剂使进料蒸发并催化裂化反应以将高分子量分子分解成更轻的组分，包括液化石油气(LPG)、汽油和柴油。然后，“用过的”催化剂流动到流化床再生器中，其中使用空气或在某些情况下空气加氧气来燃烧焦炭，以恢复催化剂活性并且还为下一个反应循环提供必要的热量。然后“再生”催化剂流动到提升器的底部，从而重复循环。

烃裂化工业已经投入了大量努力来最大化吸热烃转化工艺(尤其是裂化)的能量效率，而不损害产率和转化率。举例来说，FCC理想地是热中性的，其中再生器中的焦炭燃烧为吸热裂化反应提供燃料。然而，实际上，由焦炭燃烧生成的这种热量通常是不足的，尤其是对于具有高氢/碳(H/C)比率的较轻的进料。先前已采用若干技术来克服能量缺乏，如注入过量空气以促进完全燃烧。然而，注入过量空气会显著增加副反应以及运营和资本成本。替代地，已经尝试将计算量的芳族重质燃料(称为火炬油)注入再生器区段以提供额外热能。此方法虽然有效，但通常导致形成非氧化裂化产物。非氧化裂化产物可引起在催化剂床中形成热点，在蒸汽存在下，这可导致催化剂床失活和局部永久性损坏。

发明内容

鉴于前述背景，需要有效地将烃裂化为烯烃和芳族物的工艺和系统。在本说明书中公开的实施例中，这是通过生成热量和使用所述热量裂化烃来使系统和方法更高效来实现的，其中通过以下来生成热量：分别在烃裂化和催化剂再生期间发生的还原和氧化反应中使用非均相催化剂中的生热组分来生成热量。

根据一个或多个实施例，一种化学回环的方法包括：将含烃进料料流引入第一反应区中，所述第一反应区是移动催化剂床反应器。移动催化剂床反应器包括非均相催化剂，并且非均相催化剂包括金属氧化物生热组分。所述方法进一步包括在移动催化剂床反应器的非均相催化剂的存在下使含烃进料料流裂化，以得到包含烯烃、芳族物和氢气的产物料流；将非均相催化剂的金属氧化物生热组分(可通过氢气或其它裂化产物(轻烯烃和链烷烃)来还原金属氧化物)还原以生成热量；和利用热量来驱动含烃进料料流的额外裂化。