[发明专利]用于石脑油催化裂解的额外热源

说明书

公开了用于通过催化裂解烃进料来制备烯烃和/或芳香烃的系统和方法。烃进料在具有一个或多于一个流化床反应器的反应装置中裂解。然后在固气分离装置中将催化剂颗粒与至少一些气体产物分离以形成经分离的催化剂颗粒。甲烷被注入催化剂再生装置。甲烷在再生装置中燃烧以向再生催化剂提供额外的热量，使得当再生催化剂颗粒流入反应装置时再生催化剂颗粒处于足以裂解的温度。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年8月5日提交的美国临时专利申请第62/883063号的优先权，其全部内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明一般地涉及用于制备烯烃和/或芳香烃的系统和方法。更具体地，本发明涉及通过在流化床中催化裂解石脑油制备低碳烯烃和/或BTX(苯、甲苯和二甲苯)的系统和方法。

背景技术

低碳烯烃(C₂至C₄烯烃)是许多化学过程的合成砌块。低碳烯烃用于生产聚乙烯、聚丙烯、环氧乙烷、氯乙烯、环氧丙烷和丙烯酸，而这些物质又用于塑料加工、建筑、纺织和汽车行业等多种行业。通常，低碳烯烃通过石脑油蒸汽裂解和石蜡脱氢制备。

BTX(苯、甲苯和二甲苯)是一组芳香烃，用于化学工业的许多不同领域，尤其是塑料和聚合物领域。例如，苯是生产聚苯乙烯、酚醛树脂、聚碳酸酯和尼龙的前驱体。甲苯用于生产聚氨酯和作为汽油组分。二甲苯是生产聚酯纤维和邻苯二甲酸酐的原料。在石化工业中，苯、甲苯和二甲苯通常通过石脑油的催化重整来生产。

在过去的几十年里，对低碳烯烃和BTX的需求一直在不断增加。制备低碳烯烃和芳香烃(例如BTX)的常规方法之一包括在流化床中催化裂解石脑油。在催化裂解过程中，积炭形成在催化剂上从而形成失效催化剂。流化床的失效催化剂与气态产物分离，然后流至催化剂再生装置。然后燃烧催化剂颗粒上的积炭以再生失效催化剂并将热量传递给再生的催化剂。然后将再生的催化剂流回流化床反应器进行催化裂解。然而，由于烃类与催化剂颗粒在流化床中的接触时间一般较短，为了优化低碳烯烃和BTX的产率，失效催化剂上的积炭不足以将催化剂颗粒加热到所需温度，导致制备低碳烯烃和BTX的效率降低。

总体而言，虽然存在制备低碳烯烃的方法，但至少鉴于该方法的上述缺陷，该领域仍需要改进。

发明内容

已发现了与低碳烯烃和BTX制备方法相关的至少一些上述问题的解决方案。解决方案在于制备烯烃和/或芳香烃的方法，该方法包括通过在催化剂再生装置中燃烧天然气将额外的热量传递给再生的催化剂。这有利于至少将再生的催化剂加热至用于制备低碳烯烃和BTX的优化温度，从而提高生产效率。此外，天然气被注入催化剂再生装置中的催化剂的密相中以进行无焰燃烧，从而避免催化剂再生装置局部爆炸或局部起火，其中催化剂具有0.03至0.2的固体体积分数(SVF)和大于100kg/m³的平均催化剂床层密度。此外，天然气可以被多级注入和燃烧，从而通过再生的催化剂实现彻底均匀的热量分布。因此，本发明的方法为与上述现有的用于生产低碳烯烃和/或芳香烃的方法相关的至少一些问题提供了技术解决方案。

本发明的实施方案包括一种制备低碳烯烃和/或芳香烃的方法。方法包括在包含流化床的反应器中裂解烃进料以形成包含一种或多于一种烯烃和/或一种或多于一种芳香烃的气体产物。方法还包括将催化剂颗粒与至少一些气体产物分离以形成经分离的催化剂颗粒。方法还包括在催化剂再生装置中再生经分离的催化剂颗粒，以形成再生的催化剂颗粒。方法还包括通过喷射器将甲烷注入催化剂再生装置。方法还包括在催化剂再生装置中燃烧甲烷，从而加热经分离的催化剂颗粒和/或再生的催化剂颗粒。方法还包括将再生的催化剂颗粒在一定温度下送至反应器，使得反应器中的温度足以进行裂解。