布朗气参与的催化裂化方法与流程

1.本发明涉及催化裂化领域，具体而言，涉及一种布朗气参与的催化裂化方法。


背景技术：

2.催化裂化工艺是重要的原油二次加工工艺，接近70％的汽油以及30～40％的柴油都来自催化裂化过程。为了扩大催化裂化原料的来源，渣油、焦化蜡油、页岩油等劣质原料逐渐成催化裂化加工原料的一部分，且比例日益增大。这些劣质原料往往具有较高的芳烃含量以及硫氮含量，从而导致催化剂结焦严重，活性急剧降低，原料转化率下降，轻质油品的质量变差。实际生产中，为了提高原料的转化率，往往需要提高反应的苛刻度，从而导致二次反应加重，低附加值产物干气、焦炭的收率上升。为了解决上述问题，解决重油催化裂化结焦的方法主要有：(1)提高催化剂与原料油的比例，使催化剂的活性数量增加，从而进一步消除大分子稠环芳烃的分子竞争吸附水平，最终实现降低结焦的效果。(2)使反应油气与催化剂快速分离。(3)操作技术优化，比如改变催化剂的进料方式，提升进料温度等。
3.虽然上述方法能够在一定程度上缓解结焦的问题，但是催化裂化过程中结焦会存在，这使得催化裂化过程仍存在运行成本高、反应条件苛刻以及催化裂化的产品的品质仍不太理想的问题。为了解决上述技术问题，需要提供一种新的催化裂化的方法。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种布朗气参与的催化裂化方法，以解决现有的催化裂化方法仍存在运行成本高、反应条件苛刻以及催化裂化的产品的品质仍不太理想的问题。
5.为了实现上述目的，本发明提供了一种布朗气参与的催化裂化方法，该布朗气包括氢离子和氧离子，且布朗气中的氢元素和氧元素的重量比为2:1，布朗气参与的催化裂化方法包括：布朗气、催化剂与目标有机物进行轻质化，得到混合物，其中催化剂的载体为多孔性载体；混合物进行催化裂化反应，得到催化裂化产物。
6.进一步，目标有机物为减压蜡油、减压渣油和其它重质油组成的组中的一种或多种，其中减压蜡油为从减压塔侧线分馏出的常压下350～550℃的馏分，减压渣油为减压蒸馏过程中温度≥370℃的馏分，其它重质油为api<10的油品。
7.进一步，目标有机物为减压蜡油和减压渣油的混合物，其中减压渣油的百分含量≤30％。
8.进一步，催化裂化反应的温度为450～550℃，反应压力为0.15～0.3mpa，目标有机物、催化剂与布朗气的重量比为100：(5～50)：(5～50)。
9.进一步，其特征在于温度为450～500℃，反应压力为0.15～0.25mpa，目标有机物、催化剂与布朗气的重量比为100：(5～20)：(5～20)。
10.进一步，轻质化步骤的时间为1～100s。
11.应用本发明的技术方案，本技术采用的布朗气中含有大量的氢离子和氧离子，且
上述两种离子均具有非常高的反应活性，但是其在高温下(比如500℃左右)容易发生复合得到氢气和氧气。轻质化的过程，采用布朗气代替催化裂化反应中的水蒸气，布朗气中的氢离子和氧离子能够被吸附至多孔性载体中。当氢离子和氧离子进入催化剂载体的微孔道后，离子间的复合被孔道限制，因而可以被催化剂带入催化裂化反应过程，并参与反应。由于上述两种离子具有非常高的反应活性，能够大大降低催化裂化反应过程中的反应活化能，这使得上述催化裂化反应可以在相对较低的温度下进行，同时具有较高的反应速率，较低的能耗，并获得品质较高的催化裂化产物。
附图说明
12.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
13.图1为实施例1中采用的催化裂化工艺采用的装置结构示意图。
14.其中，上述附图包括以下附图标记：
15.10、提升管反应器；20、油气催化剂快分装置；30、沉降器；40、再生器；101、催化剂待生管路；102、再生催化剂沉降管路。
具体实施方式
16.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
17.正如背景技术所描述的，现有的催化裂化方法仍存在运行成本高、反应条件苛刻以及催化裂化的产品的品质仍不太理想的问题。为了解决上述技术问题，本技术提供了一种布朗气参与的催化裂化方法，布朗气包括氢离子和氧离子，且布朗气中的氢元素和氧元素的重量比为2:1，布朗气参与的催化裂化方法包括：布朗气、催化剂与目标有机物进行轻质化，得到混合物，其中催化剂的载体为多孔性载体；混合物进行催化裂化反应，得到催化裂化产物。
18.布朗气(氢氧气)最早是由澳大利亚科学家布朗教授提出，其定义为：严格地按照水(h2o)分子式中氢氧摩尔当量配比，将普通水在特殊电解液下电解以后而产生的具有活性的氢氧混合气体。现有文献表明其具有资源丰富，清洁环保和可再生性，安全可靠，变温特性，内爆特性及催化特性。目前主要应用于汽车助燃节油，汽车引擎除碳以及水焊机焊接等领域。按照布朗气定义，2摩尔氢与1摩尔氧严格比例混合的气体都被称为布朗气。因此，用氧气钢瓶与氢气钢瓶按比例配出的混合气体是布朗气，用常规电解水在两极上产生并混合的气体也是布朗气。但是本技术中使用的布朗气为除了氢气分子和氧气分子外，同时还含有大量的氢离子和氧离子，这种布朗气可以通过布朗气发生器产生。
19.本技术采用的布朗气中含有大量的氢离子和氧离子，且上述两种离子均具有非常高的反应活性，但是其在高温下(比如500℃左右)容易发生复合得到氢气和氧气。轻质化的过程，采用布朗气代替现有催化裂化反应中的水蒸气，布朗气中的氢离子和氧离子能够被吸附至多孔性载体中。当氢离子和氧离子进入催化剂载体的微孔道后，离子间的复合被孔道限制，因而可以被催化剂带入催化裂化反应过程，并参与反应。由于上述两种离子具有非常高的反应活性，能够大大降低催化裂化反应过程中的反应活化能，这使得上述催化裂化
反应可以在相对较低的温度下进行，同时具有较高的反应速率，较低的能耗，并获得品质较高的催化裂化产物。
20.催化裂化反应可以在本领领域常用的催化裂化反应装置中进行，仅是采用布朗气代替水蒸气后与原料油和催化剂一并输入原料提升管反应器中，然后再进行催化裂化。
21.上述方法适用于常用的催化裂化的原料，比如目标有机物为减压蜡油、减压渣油和其它重质油，其中减压蜡油为从减压塔侧线分馏出的常压下350～550℃的馏分，减压渣油为减压蒸馏过程中温度≥370℃的馏分，其它重质油为api<10的油品。
22.上述api<10的油品包括但不限于沥青质原油、油砂油和页岩油组成的组中的一种或多种。
23.在一种优选的实施例中，目标有机物为减压蜡油和减压渣油的混合物以及api<10重质油的混合物，其中减压渣油和上述重质油的百分含量≤30％。
24.当目标有机物的种类不同时，催化裂化的反应活性也不相同。为了有针对性地提高各种原料的催化裂化效果，需要针对具体的种类进一步优选催化裂化的条件。在一种优选的实施例中，催化裂化反应的温度为450～550℃，反应压力为0.15～0.3mpa，目标有机物、催化剂与布朗气的重量比为100：(5～50)：(5～50)。
25.更优选地，在一种优选的实施例中，目标有机物为减压渣油，温度为450～500℃，反应压力为0.15～0.25mpa，所述目标有机物、所述催化剂与所述布朗气的重量比为100：(5～20)：(5～20)。
26.为了进一步提高轻质化的效果，从而有利于进一步提高催化裂化的效果，优选地，轻质化步骤的时间为1～100s。
27.上述催化剂参与的催化裂化反应过程中采用的催化剂可以选用常用的fcc催化剂，比如，白土催化剂、无定型硅酸铝催化剂和结晶型硅酸铝催化剂组成的组中的一种或多种。
28.以下结合具体实施例对本技术作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本技术所要求保护的范围。
29.(一)炼厂减压蜡油及减压渣油加布朗气的催化裂化实验。
30.实施例1
‑131.催化裂化实验采用现有的催化裂化装置，但是将原有水蒸气发生器停用，改用布朗气发生器产生的气体替代水蒸气送入提升管反应器参与反应，具体的结构图见图1。
32.催化裂化过程中，布朗气和原料油及再生的催化剂分别从不同的入口进入提升管反应器10，然后经油气催化剂快分装置20使油气和催化剂在沉降器30中进行分离。分离的后的油气排出沉降器30，旧催化剂经催化剂待生管路101进入再生器40进行再生，再生后的催化剂经再生催化剂沉降管路102进入提升管反应器10。
33.实验参数为：反应物料：1.5kg重油，其中蜡油占75％，减压渣油占25％(按该厂实验要求调配)；反应温度460℃，比正常反应温度降低10％；反应压力：0.15mpa；反应物料(重油)、催化剂与布朗气重量比＝10:1:0.25。
34.反应结果：
35.油气收率：传统工艺收率＝61.4wt％；采用布朗气替代水蒸气后，新工艺收率＝68.7wt％，提升12％。油气中的硫全部变为h2s和砜，脱硫效果显著。
36.实施例2
37.与实施例1的区别为：反应温度为：520℃，压力为0.3mpa，目标有机物、催化剂与布朗气的重量比为100：15：50。
38.油气收率：采用布朗气替代水蒸气后，新工艺收率＝67.0wt％，提升9.12％。油气中的硫全部变为h2s和砜，脱硫效果显著。
39.实施例3
40.与实施例1的区别为：反应温度为550℃，压力为0.15mpa，目标有机物、所述催化剂与所述布朗气的重量比为100：50：5。
41.油气收率：采用布朗气替代水蒸气后，新工艺收率＝65.8wt％，提升7.17％。油气中的硫全部变为h2s和砜，脱硫效果显著。
42.实施例4
43.与实施例1的区别为：反应温度为500℃，压力为0.15mpa，目标有机物、所述催化剂与所述布朗气的重量比为100：20：5。
44.油气收率：采用布朗气替代水蒸气后，新工艺收率＝75.2wt％，提升22.48％。油气中的硫全部变为h2s和砜，脱硫效果显著。
45.实施例5
46.与实施例1的区别为：反应温度为450℃，压力为0.25mpa，目标有机物、所述催化剂与所述布朗气的重量比为100：10：10。
47.油气收率：采用布朗气替代水蒸气后，新工艺收率＝70.8％，提升15.31％。油气中的硫全部变为h2s和砜，脱硫效果显著。
48.实施例6
49.与实施例5的区别为：反应温度为400℃，压力为0.4mpa，目标有机物、所述催化剂与所述布朗气的重量比为100：50：5。
50.油气收率：采用布朗气替代水蒸气后，新工艺收率＝63.1％，提升2.77％。油气中的硫全部变为h2s和砜，脱硫效果显著。
51.实施例7
52.与实施例5的区别为：反应温度为550℃，压力为0.15mpa，目标有机物、所述催化剂与所述布朗气的重量比为100：50：2。
53.油气收率：采用布朗气替代水蒸气后，新工艺收率＝62.8％，提升2.28％。油气中的硫全部变为h2s和砜，脱硫效果显著。
54.从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：采用本技术提供的方法能够使催化裂化反应具有较高的反应速率，较低的能耗，并获得较高的油气收率。
55.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式例如能够以除了在这里描述的那些以外的顺序实施。
56.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。