[发明专利]一种微波驱动原油催化裂解制轻质烯烃的方法

说明书

本发明公开了一种微波驱动原油催化裂解制轻质烯烃的方法，原油原料首先进入脱水及金属离子单元，经脱水和脱金属离子后，预热进入到原油闪蒸单元，原油被切割为重馏分和轻馏分，轻馏分从闪蒸单元的顶部采出后进入微波催化裂化反应单元，轻馏分蒸气与催化剂接触并在微波辐照下被加热至100～350℃，进行催化裂化反应，含有C2‑C4轻质烯烃和副产的H₂、C1‑C4烷烃的混合气流进入产品粗分离及未反应馏分循环单元，混合气流被降温并实现初步分离，未反应的组分进入微波催化裂化单元进行循环，产物进行精制。本发明利用微波和催化剂的协同作用，以较低的反应温度、高选择性裂解生成轻质烯烃，可实现C2‑C4轻质烯烃总选择性不低于71％且轻质烯烃单程收率不低于31％的优良结果。

技术领域

本发明属于原油催化裂化技术领域，具体涉及一种微波驱动原油催化裂解制 轻质烯烃的方法。

背景技术

作为生产塑料、橡胶等高分子材料的关键组成单元，乙烯和丙烯等轻质烯烃 在石油化工行业中发挥着至关重要的作用。据权威报告预测，全球对乙烯和丙烯 等轻质烯烃需求在2030年之前仍将保持每年3％的速度快速增长。这种不断增长 的需求将促使生产商采用新技术来不断拓展轻质烯烃的原料范围，同时降低烯烃 的生产成本。目前，全球近50％的乙烯和丙烯仍采用石脑油在800～850℃的高温 下蒸气裂解生产的工艺，由于蒸汽裂解装置需要通过化石燃料燃烧来提供能量， 从而导致石脑油蒸气裂解工艺生产每吨乙烯、丙烯的CO₂排放量高达1.6～2吨。 此外，常规蒸汽裂解工艺的高温操作和裂解炉管积炭对裂化设备的建造及长周期 安全运行带来巨大挑战。

因此，为降低轻质烯烃的生产成本，以埃克森美孚为代表的多家跨国石化公 司正大力开发原油经过一次闪蒸后直接热裂解制烯烃的技术和装置。原油直接裂 解制烯烃技术拓宽了烯烃原料的来源同时缩短了工艺流程，相比于以石脑油和瓦 斯油为原料的传统蒸气热裂解工艺显示出巨大的经济潜力。

与此同时，在全球努力控制CO₂排放的大背景下，利用低碳的能源方式驱动原油裂解制 轻质烯烃对显著降低CO₂排放具有重要意义。微波可由电能以约90％的高效率产生，因此， 在风、光可再生电能资源储量丰富并且拥有巨量原油资源的区域(比如沙特阿拉伯)，开发 以微波驱动的原油裂解制轻质烯烃技术对实现绿色高效可持续的轻质烯烃生产并助力碳中 和具有重要的价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种微波驱动原油催化裂解制轻质烯烃的方法，利用微 波作为能量源驱动原油催化裂化制轻质烯烃。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种微波驱动原油催化裂解 制轻质烯烃的方法，包括以下步骤：

原油原料首先进入脱水及金属离子单元，经脱水和脱金属离子后，预热进入 到原油闪蒸单元，控制进料温度为200～350℃，压力为70～150kPa；

在原油闪蒸单元中，原油被切割为重馏分和轻馏分，重馏分从闪蒸单元的底 部采出，轻馏分从闪蒸单元的顶部采出后进入微波催化裂化反应单元；

在微波催化裂化反应单元中，轻馏分蒸气与催化剂接触并在微波辐照下被加 热至100～350℃，进行催化裂化反应而生成C2-C4轻质烯烃主产物，同时副产一 定量的H₂、C1-C4烷烃，经微波催化裂化反应后的混合气流进入产品粗分离及 未反应馏分循环单元；

在产品粗分离及未反应馏分循环单元中，混合气流被降温并实现初步分离， 其中C2-C4轻质烯烃和副产的H₂、C1-C4烷烃以气态形式从该单元采出并送至 后续的烯烃精制处理，未反应的组分以液态形式循环至微波催化裂化单元的入 口，并与闪蒸单元采出的轻馏分蒸气按一定的比例混合后进入微波催化裂化单元 进行反应，实现未反应组分的循环利用。