低碳烯烃制备系统及其方法与流程

本发明涉及石油加工领域，特别涉及一种低碳烯烃制备系统及其方法。

背景技术：

低碳烯烃通常指碳原子数小于或等于4的烯烃，是石油产品之一，可用于生产如聚乙烯、聚丙烯、丙烯腈、环氧乙烷或者乙二醇之类的有机物。因此，有必要提供一种低碳烯烃制备系统。

现有技术提供了一种低碳烯烃制备系统，该制备系统包括：依次连通的催化裂化反应装置、分馏装置、催化裂化富气压缩机、催化吸收稳定装置、气体分离装置。应用时，蜡油或重油进入至催化裂化反应装置内，进行催化裂化反应，生成干气、液化气、汽油等催化裂化产物；该催化裂化产物进入至分馏装置内进行初步分馏，并流经催化裂化富气压缩机，以提高分馏产物的自身压力；然后，增压后的分馏产物流入至催化吸收稳定装置内，进行干气、液化气与汽油的分离；分离后的液化气进入气体分离装置内，分离成低碳烯烃与低碳烷烃，从而获取低碳烯烃。

发明人发现现有技术至少存在以下问题：

由于液化气中含有低附加值的低碳烷烃，会减小低碳烯烃的分离量，进而会降低现有技术低碳烯烃制备系统的经济效益。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种低碳烯烃制备系统及其方法，可以解决上述问题。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种低碳烯烃制备系统，包括：顺次连通的催化裂化反应装置、分馏装置、催化裂化富气压缩机、催化吸收稳定装置、气体分离装置；

所述制备系统还包括：顺次连通的烷烃脱氢反应装置、脱氢富气压缩机；

所述烷烃脱氢反应装置与所述气体分离装置连通，用于使来自于所述气体分离装置的低碳烷烃反应生成低碳烯烃产物；

所述脱氢富气压缩机与所述催化裂化富气压缩机的进口或所述催化吸收稳定装置的进口连通，用于将增压后的低碳烯烃产物输送至所述催化裂化富气压缩机或所述催化吸收稳定装置内。

在一种可能的设计中，所述烷烃脱氢反应装置包括：与所述气体分离装置连通的反应器、再生器；

所述反应器内设置有催化剂床层，用于向所述脱氢富气压缩机内输送所述低碳烯烃产物，并同时向所述再生器内输送所述催化剂床层中结焦的催化剂；

所述再生器用于去除所述催化剂的结焦表层，并向所述催化剂床层内输送去除结焦表层后的催化剂。

在一种可能的设计中，所述反应器包括：第一壳体、设置在所述第一壳体内的所述催化剂床层；

所述第一壳体的底部设置有与所述气体分离装置的出口连通的第一进口，顶部设置有与所述脱氢富气压缩机的进口连通的第一出口；

且，所述第一壳体的侧壁上设置有用于向所述再生器内输送所述催化剂的第二出口，以及用于输入所述去除结焦表层后的催化剂的第二进口。

在一种可能的设计中，所述再生器包括：第二壳体、设置在所述第二壳体内的再生催化剂床层；

所述第二壳体的底部设置有高温燃气进口，顶部设置有排烟口，且侧壁上设置有与所述第二出口连通的进料口以及与所述第二进口连通的出料口。

在一种可能的设计中，所述制备系统还包括：设置在所述烷烃脱氢反应装置与所述脱氢富气压缩机之间的脱氢气体水洗装置；

所述脱氢气体水洗装置用于去除所述低碳烯烃产物中的催化剂，并将去除催化剂后的低碳烯烃产物输送至所述脱氢富气压缩机内。

在一种可能的设计中，所述脱氢气体水洗装置包括：水洗塔、换热器；

所述水洗塔的底部进口与所述反应器的第一出口连通，顶部出口与所述脱氢富气压缩机的进口连通，侧壁出口与所述换热器进口连通，用于利用洗涤水去除所述低碳烯烃产物中的催化剂；

所述换热器用于冷却所述洗涤水，并同时加热第一冷却介质。

在一种可能的设计中，所述脱氢气体水洗装置还包括：沉降池、过滤器；

所述沉降池的进、出口分别与所述水洗塔的侧壁出口、所述过滤器的进口连通，用于沉淀所述洗涤水中部分催化剂；

所述过滤器的出口与所述换热器的进口连通，用于过滤所述洗涤水中剩余部分催化剂。

在一种可能的设计中，所述制备系统还包括：余热回收装置；

所述余热回收装置的进、出口分别与所述反应器的第一出口、所述水洗塔的底部进口连通，用于冷却所述低碳烯烃产物，以回收所述低碳烯烃产物的热量。

在一种可能的设计中，当所述脱氢富气压缩机与所述催化裂化富气压缩机的进口连通时，所述制备系统还包括：冷却器；

所述冷却器的进、出口分别与所述脱氢富气压缩机的出口、所述催化裂化富气压缩机的进口连通，用于冷却所述增压后的低碳烯烃产物。

在一种可能的设计中，所述冷却器为管壳式换热器；

所述管壳式换热器的管程进、出口分别与所述脱氢富气压缩机的出口、所述催化裂化富气压缩机的进口连通；

所述管壳式换热器的壳程用于在管程内冷却所述增压后的低碳烯烃产物，在壳程内加热第二冷却介质。

第二方面,提供了一种低碳烯烃制备方法，所述制备方法包括：

依次利用催化裂化反应装置、分馏装置、催化裂化富气压缩机、催化吸收稳定装置、气体分离装置，分离当前轮蜡油或重油中的低碳烯烃与低碳烷烃；

利用烷烃脱氢反应装置，将所述低碳烷烃反应生成低碳烯烃产物；

利用脱氢富气压缩机，增加所述低碳烯烃产物的压力；

将增压后的低碳烯烃产物输送至所述催化裂化富气压缩机或所述催化吸收稳定装置内，并利用所述气体分离装置，将所述增压后的低碳烯烃产物与所述下一轮蜡油或重油中的低碳烯烃与低碳烷烃进行分离。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例提供的制备系统，通过烷烃脱氢反应装置与脱氢富气压缩机的配合，可在对蜡油或重油进行加工处理，以制备低碳烯烃的同时，也可使催化裂化产物中的低碳烷烃反应生成低碳烯烃的产物，进而将现有技术低碳烯烃制备系统的副产品(即低碳烷烃)转化为低碳烯烃产品，提高现有技术低碳烯烃制备系统的经济效益。另外，还能对催化裂化产物中的低碳烷烃进行循环脱氢处理，进而可提高低碳烷烃的转换率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a是本发明实施例提供的一类低碳烯烃制备系统的结构示意图；

图1b是本发明实施例提供的另一类低碳烯烃制备系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的烷烃脱氢反应装置结构示意图；

图3是本发明实施例提供的另一类低碳烯烃制备系统的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的脱氢气体水洗装置结构示意图；

图5是本发明实施例提供的另一类低碳烯烃制备系统的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的另一类低碳烯烃制备系统的结构示意图。

附图中各个标号的说明如下：

1-催化裂化反应装置；

2-分馏装置；

3-催化裂化富气压缩机；

4-催化吸收稳定装置；

5-气体分离装置；

6-烷烃脱氢反应装置；

601-反应器；

601a-催化剂床层；

601b-第一壳体；

601c-第一进口；

601d-第一出口；

601e-第二进口；

601f-第二出口；

602-再生器；

602a-第二壳体；

602b-待生催化剂床层；

602c-高温燃气进口；

602d-排烟口；

602e-进料口；

602f-出料口；

7-脱氢富气压缩机；

8-脱氢气体水洗装置；

801-水洗塔；

802-换热器

803-沉降池；

804-过滤器；

9-余热回收装置；

10-冷却器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

需要说明的是，本发明实施例所提供的制备系统中相邻两个装置通过管道进行连接并导通。另外，本发明实施例所涉及的低碳烷烃指的是碳原子小于或等于4的烷烃。

第一方面，本发明实施例提供了一种低碳烯烃制备系统，如附图1a所示，该制备系统包括：顺次连通的催化裂化反应装置1、分馏装置2、催化裂化富气压缩机3、催化吸收稳定装置4、气体分离装置5。进一步地，该制备系统还包括：顺次连通的烷烃脱氢反应装置6、脱氢富气压缩机7；烷烃脱氢反应装置6与气体分离装置5连通，用于使来自于气体分离装置5的低碳烷烃反应生成低碳烯烃产物；脱氢富气压缩机7与催化裂化富气压缩机3的进口或催化吸收稳定装置4的进口连通(参见附图1b)，用于将增压后的低碳烯烃产物输送至催化裂化富气压缩机或催化吸收稳定装置内。

下面就本发明实施例提供的低碳烯烃制备系统的工作原理以及效果给予描述：

应用时，当前轮蜡油或重油进入至催化裂化反应装置1内，进行催化裂化反应，生成干气、液化气、汽油等催化裂化产物。该催化裂化产物进入至分馏装置2内进行初步分离，并流经催化裂化富气压缩机3，以提高自身压力。然后，增压后的催化裂化产物流入至催化吸收稳定装置4内，进行干气、液化气与汽油的分离。分离后的液化气进入气体分离装置5内，进行低碳烯烃与低碳烷烃的分离，进而获取当前轮蜡油或重油中的低碳烯烃。

而上述低碳烷烃进入烷烃脱氢反应装置6内，进行脱氢反应，生成低碳烯烃产物；然后，该低碳烯烃产物流入至脱氢富气压缩机7内，进行增压。

若增压后的低碳烯烃产物和经分馏装置2处理的下一轮催化裂化产物的容量之和小于或等于催化裂化富气压缩机3的容量，增压后的低碳烯烃产物通过催化裂化富气压缩机3的进口，进入催化裂化富气压缩机3内，与下一轮催化裂化产物进行混合，并进行增压；然后，增压后的混合物(即增压后的低碳烯烃产物与下一轮催化裂化产物)流入至催化吸收稳定装置4内，进行干气、汽油与液化气(即增压后的低碳烯烃产物与下一轮催化裂化产物中的低碳烷烃、低碳烯烃)的分离；分离后的液化气进入气体分离装置5内，进行低碳烯烃与低碳烷烃的分离。

若增压后的低碳烯烃产物和经分馏装置2处理的下一轮催化裂化产物的容量之和大于催化裂化富气压缩机3的容量，增压后的低碳烯烃产物通过催化吸收稳定装置4的进口，进入催化吸收稳定装置4内，与下一轮催化裂化产物进行混合，并进行干气、汽油与液化气(即增压后的低碳烯烃产物与下一轮催化裂化产物中的低碳烷烃、低碳烯烃)的分离；分离后的液化气进入气体分离装置5内，进行低碳烯烃与低碳烷烃的分离。

可以理解的是，气体分离装置5上设置有两个出口，其中，一个出口用于排出低碳烯烃，另一出口与烷烃脱氢反应装置6连通，用于向烷烃脱氢反应装置6内输送低碳烷烃。

本发明实施例提供的制备系统，通过烷烃脱氢反应装置6，可使蜡油或重油催化裂化产物中的低碳烷烃反应生成低碳烯烃产物；又通过脱氢富气压缩机7，且脱氢富气压缩机7与催化裂化富气压缩机3的进口或催化吸收稳定装置4的进口连通，可使增压后的低碳烯烃产物顺利流入至催化吸收稳定装置4内，进而可在气体分离装置5内，与经分馏装置2处理的下一轮催化裂化产物中的低碳烷烃、低碳烯烃进行分离。

可见，本发明实施例提供的制备系统，通过烷烃脱氢反应装置6与脱氢富气压缩机7的配合，可在对蜡油或重油进行加工处理，以制备低碳烯烃的同时，也可使催化裂化产物中的低碳烷烃反应生成低碳烯烃的产物，进而将现有技术低碳烯烃制备系统的副产品(即低碳烷烃)转化为低碳烯烃产品，提高现有技术低碳烯烃制备系统的经济效益。另外，还能对催化裂化产物中的低碳烷烃进行循环脱氢处理，进而可提高低碳烷烃的转换率。

在烷烃脱氢反应装置6内，通常利用催化剂将低碳烷烃脱氢反应生成低碳烯烃产物，由于上述脱氢反应的反应温度高至580℃～620℃，这易使催化剂结焦，而形成结焦表层，降低催化剂与低碳烷烃的接触面积，从而降低催化剂的催化能力，不利于将低碳烷烃转化成低碳烯烃产物。

针对上述问题，如附图2所示，本发明实施例中，烷烃脱氢反应装置6包括：与气体分离装置5连通的反应器601、再生器602；反应器601内设置有催化剂床层601a，还用于向脱氢富气压缩机7内输送低碳烯烃产物，并同时向再生器602内输送催化剂床层601a中结焦的催化剂；再生器602用于去除催化剂的结焦表层，并向催化剂床层601a内输送去除结焦表层后的催化剂。

其中，催化剂床层601a中的催化剂为三氧化二钨，粒径为60微米～70微米，举例来说，该粒径可设置为60微米、62微米、64微米、66微米、68微米、70微米等。该类催化剂不仅便于生产，而且可有效将低碳烷烃转化成低碳烯烃产物，减少制备成本。

具体地，在基于结构简单的前提下，如附图2所示，反应器601包括：第一壳体601b、设置在第一壳体601b内的催化剂床层601a；第一壳体601b的底部设置有与气体分离装置5的出口连通的第一进口601c，顶部设置有与脱氢富气压缩机7的进口连通的第一出口601d；第一壳体601b的侧壁上设置有用于向再生器602内输送催化剂的第二出口601e，以及用于输入去除结焦表层后的催化剂的第二进口601f。

可以理解的是，为了使结焦的催化剂通过第二出口601e进入至再生器602内，以及使去除结焦表层后的催化剂通过第二进口601f进入至催化剂床层601a内，第二出口601e、第二进口601f均与催化剂床层601a贯通。

其中，催化剂床层601a可通过栅板设置在第一壳体601b内。需要说明的是，栅板上的多个通孔的孔径小于催化剂床层601a的催化剂颗粒，避免催化剂落入至第一壳体601b的底部，进而可防止堵塞第一进口601c。

栅板可采用多种方式设置在第一壳体601b内，举例来说，可采用焊接的方式，便于生产、加工。

此外，第一壳体601b的结构也可设置成多种，举例来说，第一壳体601b包括：由上至下顺利连通的球形的上封头、筒体以及球形的下封头；上、下封头分别焊接在筒体的上、下端上。

也可在第一壳体601b上设置人孔，便于反应器601的拆装。

同样地，在基于结构简单的前提下，如附图2所示，再生器602包括：第二壳体602a、设置在第二壳体602a内的再生催化剂床层602b；第二壳体602a的底部设置有高温燃气进口602c，顶部设置有排烟口602d，且侧壁上设置有与第二出口601e连通的进料口602e以及与第二进口601f连通出料口602f。

可以理解的是，再生催化剂床层602b是由来自于反应器601的结焦的催化剂构成。故，进料口602e与出料口602f分别与再生催化剂床层602b连通。

上述第二壳体602a的结构与第一壳体601b的结构相同，且再生催化剂床层602b设置方式与反应器601的催化剂床层601a的设置方式相同。

通过如上设置，低碳烷烃通过反应器601的第一进口601c进入至反应器601内，进行脱氢反应生成低碳烯烃产物，同时催化剂床层601a内的催化剂表面结焦，即形成结焦表层。该低碳烯烃产物经第一出口601d流入至脱氢富气压缩机7内；结焦的催化剂经第二出口601e流出，并经再生器602的进料口602e进入至再生器602内，与高温燃气进行反应，以生成一氧化碳、二氧化碳、氮气等成分的烟气，进而去除催化剂的结焦表层，该烟气经排烟口602d排出，去除结焦表层后的催化剂由出料口602f流入至反应器601的催化剂床层601a内，进而可使低碳烷烃反应生成低碳烯烃。

由于从反应器601的第一出口601d排出的低碳烯烃产物会携带催化剂颗粒，若直接将低碳烯烃产物输送至脱氢富气压缩机7，会损坏脱氢富气压缩机7，对此，如附图3所示，本发明实施例中，该制备系统还包括：设置在烷烃脱氢反应装置6与脱氢富气压缩机7之间的脱氢气体水洗装置8；脱氢气体水洗装置8用于去除低碳烯烃产物中的催化剂，并将去除催化剂后的低碳烯烃产物输送至脱氢富气压缩机7内。

具体地，如附图4所示，脱氢气体水洗装置8包括：脱氢气体水洗装置8包括：水洗塔801、换热器802；水洗塔801的底部进口与反应器601的第一出口601d连通，顶部出口与脱氢富气压缩机7的进口连通，侧壁出口与换热器802的进口连通，用于冷却洗涤水，并同时加热第一冷却介质。

通过上述设置，既可实现将催化剂颗粒从低碳烯烃产物中出去，也可对洗涤水的热量进行回收利用，提高了该制备系统的经济效益。

其中，上述水洗塔801的洗涤水可以为淡水、海水等杂质少的水。

此外，换热器802可为管壳式换热器。具体地，管程内走洗涤水，壳程内走第一冷却介质，第一冷却介质可为油田采出水，以提高制备系统的经济效益。

更进一步地，由于洗涤水中携带有催化剂颗粒，若直接排放至换热器802内易发生堵塞，不利于对洗涤水的热量回收。对此，如附图4所示，脱氢气体水洗装置8还包括：沉降池803、过滤器804；沉降池803的进、出口分别与水洗塔801的侧壁出口、过滤器804的进口连通，用于沉淀洗涤水中的部分催化剂；过滤器804的出口与换热器802的进口连通，用于过滤洗涤水中剩余部分的催化剂。

其中，过滤器804内可由下至上依次设置有陶瓷过滤层、石英砂过滤层与活性炭过滤层，以提高对洗涤水的处理效果。

由于上述脱氢气体水洗装置8的冷却低碳烯烃产物的能力有限，例如可降温150℃～170℃，而由反应器601排出的低碳烯烃产物的温度高至580℃～620℃，若将从反应器601排出的低碳烯烃产物直接经脱氢气体水洗装置8输送至脱氢富气压缩机7，不仅会不利于去除低碳烯烃产物中的催化剂颗粒，而且会损坏脱氢富气压缩机7。

针对上述问题，如附图5所示，本发明实施例中，该制备系统还包括：余热回收装置9；余热回收装置9的进、出口分别与反应器601的第一出口601d、水洗塔801的底部进口连通，用于冷却低碳烯烃产物，以回收低碳烯烃产物的热量。

由于低碳烯烃产物的温度随压力的增大而增大，待低碳烯烃产物经脱氢富气压缩机7增压后，低碳烯烃产物的温度会增大，若直接排入至催化裂化富气压缩机3内，会损坏催化裂化富气压缩机3。因此，当脱氢富气压缩机7与催化裂化富气压缩机3的进口连通时，该制备系统还包括：冷却器10；冷却器10的进、出口分别与脱氢富气压缩机7的出口、催化裂化富气压缩机3的进口连通，用于冷却增压后的低碳烯烃产物(参见附图6)。

进一步地，冷却器10为管壳式换热器；管壳式换热器的管程进、出口分别与脱氢富气压缩机7的出口、催化裂化富气压缩机3的进口连通，以冷却所述增压后的低碳烯烃产物；管壳式换热器的壳程用于输送并加热第二冷却介质。

通过如上设置，即实现了对低碳烯烃产物的冷却处理，又对低碳烯烃产物的热量进行回收利用，提高了制备系统的经济效益。

其中，第二冷却介质可设置为油田采出水，以减少低碳烯烃的制备成本。

第二方面，本发明实施例还提供了一种低碳烯烃制备方法，该方法利用上述制备系统实施，包括：

依次利用催化裂化反应装置1、分馏装置2、催化裂化富气压缩机3、催化吸收稳定装置4、气体分离装置5，分离当前轮蜡油或重油中的低碳烯烃与低碳烷烃。

利用烷烃脱氢反应装置6，将低碳烷烃反应生成低碳烯烃产物。

利用脱氢富气压缩机7，增加低碳烯烃产物的压力。

将增压后的低碳烯烃产物输送至催化裂化富气压缩机3或催化吸收稳定装置4内，并利用气体分离装置5，将增压后的低碳烯烃产物与下一轮蜡油或重油中的低碳烯烃与低碳烷烃进行分离。

需要说明的是，增压后的低碳烯烃产物与下一轮蜡油或重油中的低碳烯烃一同从气体分离装置5的一个出口排出，以供备用；而下一轮蜡油或重油中的低碳烷烃由气体分离装置5的另一出口排入至烷烃脱氢反应装置6内，进行下一轮脱氢处理。

本发明实施例提供的低碳烯烃制备方法，通过烷烃脱氢反应装置6与脱氢富气压缩机7的配合，可在对蜡油或重油进行加工处理，以制备低碳烯烃的同时，也可使催化裂化产物中的低碳烷烃反应生成低碳烯烃的产物，进而将现有技术低碳烯烃制备系统的副产品(即低碳烷烃)转化为低碳烯烃产品，提高现有技术低碳烯烃制备系统的经济效益。另外，还能对催化裂化产物中的低碳烷烃进行循环脱氢处理，进而可提高低碳烷烃的转换率。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。