费托合成产品联产低碳烯烃和芳烃的方法和装置与流程

本发明属于费托合成产品加工领域，涉及费托合成产品的转化方法及实施该方法的装置，具体涉及由费托合成产品联产低碳烯烃和芳烃的方法及用于实施该方法的装置。

背景技术：

1、费托合成是以合成气为原料在催化剂和适当反应条件下合成以饱和直链烃为主的液体燃料的工艺过程。费托合成技术由于在合成气净化单元就脱除了硫氮污染物，可得到极为清洁的费托合成油，并且合成气来源广泛，可由煤、天然气、煤层气和生物质等转化而成，不受天然石油储备的制约。而低碳烯烃和芳烃都是具有高附加值的化工原料，可以带来可观的经济效益。因此，以费托合成产品为原料制化工原料，如低碳烯烃和芳烃，更能适应市场变化。

2、从近年来文献报道可以看出，费托合成产品的加工主要采用催化裂化技术，目标产物主要为清洁汽油。专利申请cn106609154a公开了一种由费托合成油生产汽油的方法，该方法采用并联的两个反应器对费托油品进行加工，其中，第一反应器为提升管反应器，催化剂的活性组分为沸石型分子筛和五元环高硅沸石，加工馏程为200-750℃的费托合成产品；第二反应器为提升管反应器、流化床反应器、移动床反应器、下行式反应器，以待生催化剂和再生催化的混合催化剂作为芳构化催化剂，加工液化气和/或汽油馏分。费托合成产品转化为芳烃需要较低的油剂接触温度以及较长的油剂接触时间，而该方法的油剂接触温度较高并且接触时间较短，芳烃收率不理想。

3、专利cn105567299b、cn105567307b和cn106609151b公开了由费托合成产品生产低碳烯烃的方法。然而，这些方法并不关注如何得到芳烃，更不关注如何联产低碳烯烃和芳烃。

4、从本领域公开的现有技术来看，关于费托合成产品的处理主要集中在由费托合成产品生产汽油或者由费托合成产品生产低碳烯烃的工艺，而对于由费托合成产品生产芳烃的过程中联产低碳烯烃的工艺鲜有报道。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明人提供由费托合成产品联产低碳烯烃和芳烃的方法，同时还提供了用于实施该方法的装置。本发明的方法通过将不同的费托合成产品在三个串联的反应器中分别进料，其中，第一反应器主要用于处理费托低碳饱和烃，进行催化热裂解反应；第二反应器主要用于处理费托轻油，进行催化裂解反应；第三反应器主要用于处理费托重油，进行催化裂化和芳构化反应，从而实现以较高的收率联产低碳烯烃和芳烃的目的。特别是，本发明所述的方法能够实现在以39％以上的收率得到低碳烯烃的同时以30％以上的收率得到芳烃。

2、一方面，本发明提供了由费托合成产品联产低碳烯烃和芳烃的方法，所述方法包括：

3、(1)将费托低碳饱和烃和任选的雾化介质以雾化的形式送入第一反应器，与第一催化剂接触并进行催化热裂解反应，得到第一反应物流并将所述第一反应物流送至第二反应器；

4、(2)将费托轻油和任选的雾化介质以雾化的形式送入第二反应器，与所述第一反应物流混合后，与第二催化剂接触并进行催化裂解反应，得到第二反应物流并将所述第二反应物流送至第三反应器；

5、(3)将费托重油和任选的雾化介质以雾化的形式送入第三反应器，与所述第二反应物流混合后，与第三催化剂接触并进行催化裂化和芳构化反应，得到第三反应物流；

6、(4)对步骤(3)中得到的第三反应物流进行沉降分离，以从所述第三反应物流中移除待生催化剂；对得到的反应产物进行分馏，从而得到气相产物、轻油、重油，其中，对所述气相产物进行烯烃分离得到干气、低碳饱和烃、低碳烯烃，对所述轻油进行芳烃抽提得到芳烃和芳烃抽余油；使所述待生催化剂经过汽提后进行任选的烧焦并进行再生，得到再生催化剂，其中，所述再生催化剂分别返回至所述第一反应器、第二反应器和第三反应器循环使用。

7、在一些实施方式中，所述方法进一步包括使步骤(4)中得到的低碳饱和烃和芳烃抽余油分别返回至第一反应器和第二反应器进行回炼。在一些实施方式中，所述方法进一步包括使步骤(4)中得到的低碳饱和烃返回至第一反应器进行回炼；使步骤(4)中得到的芳烃抽余油返回至第二反应器进行回炼。

8、另一方面，本发明提供了一种用于实施上述方法的联产装置，即，用于由费托合成产品联产低碳烯烃和芳烃的装置，所述装置包括反应系统、再生系统和产物分离系统，

9、其中，所述反应系统包括：

10、第一反应器；

11、第二反应器，所述第二反应器与所述第一反应器串联设置；

12、第三反应器，所述第三反应器与所述第二反应器串联设置；

13、沉降单元，所述沉降单元以流体连通的方式连接至所述第三反应器和所述产物分离系统；

14、其中，所述再生系统用于催化剂再生，并且所述再生系统包括：

15、汽提段，所述汽提段以流体连通方式连接至所述沉降单元；以及

16、再生器，所述再生器以流体连通的方式连接至所述汽提段以及所述第一反应器、第二反应器和第三反应器。

17、在一些实施方式中，所述产物分离系统包括：

18、(a)分馏单元，

19、(b)烯烃分离单元，以及

20、(c)芳烃抽提单元，

21、其中，所述分馏单元以流体连通的方式连接至所述沉降单元，所述烯烃分离单元和所述芳烃抽提单元分别以流体连通的方式连接至所述分馏单元。

22、在优选的实施方式中，所述再生系统进一步包括：

23、烧焦罐，所述烧焦罐以流体连通的方式连接至所述汽提段和所述再生器。

24、在一些实施方式中，在所述再生系统中还配备有燃烧炉，所述燃烧炉以流体连通的方式连接至所述烧焦罐，以向所述烧焦罐中提供含氧高温烟气。

25、本发明所述的方法可以实现如下有益效果：

26、(1)采用本发明的方法可以以39％以上(例如39％-55％)的收率得到低碳烯烃的同时以30％以上(例如30％-38％)的收率得到芳烃。

27、(2)本发明将费托低碳饱和烃、费托轻油、费托重油分别送入第一反应器、第二反应器和第三反应器。费托低碳饱和烃通过与催化剂在较高温度下接触发生催化热裂解反应，费托轻油通过与催化剂在较高温度下接触发生催化裂解反应，费托重油通过与催化剂在较低温度下接触发生催化裂化和芳构化反应。可通过灵活调整三个反应器的进料原料比例来更好地实现联产低碳烯烃和芳烃的目的。

28、(3)本发明可增加费托合成产品催化裂化中间产物烯烃的二次反应(例如叠合环化脱氢反应等)，有利于得到更多芳烃。因此，本发明根据费托合成产品性质的不同，利用三个反应器分别处理费托合成产品，从而实现联产低碳烯烃和芳烃。

29、(4)现有技术已经公开了费托合成产品单独生产芳烃以及单独生产低碳烯烃的方法。本发明对于碳数不同的原料，采用不同的加工方式。碳数越短的原料与催化剂接触温度越高；碳数越长的原料与催化剂接触温度越低。通过处理多种原料可以实现同时生产低碳烯烃和芳烃，从而能够实现好的经济利益。

技术特征：

1.一种由费托合成产品联产低碳烯烃和芳烃的方法，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法进一步包括使步骤(4)中得到的低碳饱和烃和芳烃抽余油分别返回所述第一反应器和所述第二反应器进行回炼。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述费托低碳饱和烃、费托轻油与费托重油的质量比为(5-30)：(5-40)：(30-90)。

4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，在步骤(1)、步骤(2)或步骤(3)中，所述费托低碳饱和烃、所述费托轻油或所述费托重油各自与所述雾化介质的质量比为1：(0-1)；优选地，所述雾化介质选自甲醇、乙醇、丙醇、干气、氮气、水蒸汽或其混合物。

5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，在步骤(1)、步骤(2)或步骤(3)中，在进行雾化前，对所述费托低碳饱和烃、费托轻油或费托重油进行预热。

6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述第一催化剂、第二催化剂和第三催化剂的活性组分为选自未改性或改性的八元环分子筛、十元环分子筛、十二元环分子筛或金属氧化物中的至少一种。

7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述第一反应器的反应条件为：温度500℃-750℃；压力0.01-0.7mpa；重时空速10-300h-1；剂油比0.5-50；或者其中，在步骤(2)中，所述第二反应器的反应条件为：温度450℃-700℃；压力0.01-0.7mpa；重时空速1-150h-1；剂油比1-40；或者其中，在步骤(3)中，所述第三反应器的反应条件为：温度400℃-650℃；压力0.01-0.7mpa；重时空速0.5-30h-1；剂油比1-20。

8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，所述第一反应器为输送床反应器、快速床反应器或湍动床反应器；或者，所述第二反应器为快速床反应器、湍动床反应器或鼓泡床反应器；或者，所述第三反应器为湍动床反应器、鼓泡床反应器或散式流化床反应器。

9.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，在步骤(4)中，使待生催化剂与含氧气体接触在如下条件下进行所述任选的烧焦并进行再生：压力为0.01-0.7mpa；温度为550℃-750℃。

10.一种用于由费托合成油品联产低碳烯烃和芳烃的装置，所述装置包括反应系统、再生系统和产物分离系统，

技术总结
本发明提供了由费托合成产品联产低碳烯烃和芳烃的方法以及用于实施该方法的装置。本发明的方法通过将不同的费托合成产品在三个串联的反应器中分别进料，其中，第一反应器主要用于处理费托低碳饱和烃，进行催化热裂解反应；第二反应器主要用于处理费托轻油，进行催化裂解反应；第三反应器主要用于处理费托重油，进行催化裂化和芳构化反应，从而实现以较高的收率联产低碳烯烃和芳烃的目的。特别是，本发明所述的方法能够实现在以39％以上的收率得到低碳烯烃同时以30％以上的收率联产芳烃。

技术研发人员：杨勇,尹烁,陶智超,郝坤,张玲,郭艳,王新娟,徐智,姜大伟,樊莲莲,李江,申陈魁,吴德宏,师海峰,李永旺
受保护的技术使用者：中科合成油技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13