一种提高液体产品和低碳烯烃产量的重油催化裂化方法

本发明属于催化裂化，具体涉及一种提高液体产品和低碳烯烃产量的重油催化裂化方法。

背景技术：

1、流体催化裂化(fcc)是大多数石油炼制厂的主要转化技术之一。除生产汽油外，催化裂化装置还是低碳烯烃的重要生产途径，并在为石化工艺提供原料方面发挥着重要作用。在催化裂化装置的立管反应器中，雾化原料在流化状态下与热催化剂颗粒接触后汽化，然后进行裂解，生成轻质产品(轻质油、低碳烯烃等)和焦炭。由于裂化反应是在气相中进行的，因此如何有效地将原料雾化成细小液滴以提高汽化率是获得高产轻质产品的关键问题之一。

2、在柴油发动机燃烧领域，人们广泛研究了在油中掺入低沸点相，然后进行乳化，以通过引入乳化液在高温下的膨化和微爆效应来提高燃料的雾化效果。这也为改善催化裂化工艺中原料的雾化效果提供了思路。研究人员利用高速剪切机制备了含水量为1.5％～5％的水/重油乳化液，并利用乳化液的微爆效应提高了催化裂化原料的雾化效果，使重油催化裂化后的轻油产率提高了2％，焦炭产率分别降低了1.23％[chem eng process 2016,109:90～96.]。然而，超声波均质机等传统机械乳化方法的乳化量有限，限制了其在工业中的实际应用。同时，乳液的微爆性能与乳液的品质(含水量和水滴大小)有密切联系。因此，如何高效制备具有优异微爆性能质量的乳液已成为进一步改善工业催化裂化后重油产品分布的关键。

3、近年来，膜乳化技术因其能耗低、乳化液滴大小可控、乳化通量高而受到广泛关注，这也为乳化重油提供了关键技术。现有技术中，通过连续膜乳化制备了稳定的水/重油乳液，通过改变乳化参数，可以改变乳化液的质量，从而控制乳化液的微爆性能。最后，将轻油产率提高了10.8％，焦炭产率也降低了5.9％，但却带来了烯烃产率降低的负面影响[fuel 2024,358:130122]。

技术实现思路

1、为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种提高液体产品和低碳烯烃产量的重油催化裂化方法，采用连续膜乳化法高效制备重油包甲醇溶液乳液，通过控制乳化过程工艺参数和膜参数对乳液的分散相含量和尺寸进行可控制备，将制备好的乳液作为fcc原料，同时引入乳液的微爆效应和mto反应，提高重油fcc液体产品以及低碳烯烃的产率。同时，由于甲醇制烯烃(mto)反应是c1化学中最重要的反应之一，为生产低碳烯烃提供了一条新途径。考虑到mto对低碳烯烃的高选择性以及fcc和mto工艺的相似性，在传统催化裂化工艺中，可以从催化裂化装置中同时进料重油和甲醇，以提高低碳烯烃的选择性。由于mto工艺是放热工艺，而重油裂解工艺是吸热工艺，二者的耦合可形成热量互补。重油产生的焦炭不仅能提高mto工艺中甲醇的转化率，还能提高乙烯与丙烯的比例，甲醇可提高重油催化裂化过程中低碳烯烃的选择性。

2、为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

3、一种提高液体产品和低碳烯烃产量的重油催化裂化方法，包括如下具体步骤：

4、s1、将甲醇溶液作为分散相，重油作为连续相，采用连续膜乳化法，以膜作为分散介质，制备得到具有粒径分布均匀的甲醇溶液/重油乳液。

5、s2、将制备的乳液作为原料，输送到fcc系统的反应管中，反应得到最终产物。

6、优选地，前述步骤s1中的甲醇溶液的浓度为10～100％。

7、优选地，前述步骤s1中的乳化分散介质为多孔膜材料，平均孔径为0.1～1μm。

8、优选地，前述步骤s1中，甲醇溶液/重油乳液的连续相含量为1％～15％，连续相温度为40～70℃，乳化通量1000～2000l/m2/h；分散相液滴尺寸为1～15μm，分散相含量为5～15vol％。

9、优选地，前述步骤s1中，重油加入到连续膜乳化系统之前进行预热，具体步骤为：将重油在管路中循环加热到100～150℃，稳定10～30min，然后将重油温度稳定在40～70℃。

10、优选地，前述步骤s2中，fcc系统的反应步骤如下：将制备好的乳液作为原料进行预热，预热后进入反应管中开始反应，反应完成后，汽提、吹扫，清理反应管中残留的产品，冷凝收集液体产物。

11、优选地，前述乳液原料的预热温度为50～80℃，剂油比为4～9，反应温度为480～540℃；汽提时间为10～30min，冷凝温度为0～10℃。

12、优选地，前述步骤s2中，fcc系统中的催化剂为usy型分子筛，usy型分子筛包括质量比为1:2～1:4的新鲜剂和平衡剂。

13、本发明的有益之处在于：

14、(1)本发明采用连续膜乳化法制备了液滴尺寸均匀的甲醇溶液/重油乳液，相比于传统机械乳化方式，膜乳化具有能耗低、操作简单和乳化效率高等优点，可以快速制备大量高品质的重油乳液，具有大规模工业化生产的潜力；

15、(2)本发明通过改变甲醇溶液的浓度，来调节分散相和连续相之间的界面张力，可实现对乳液分散相尺寸的调控；通过改变重油乳液分散相中甲醇和水的比例，可以实现对重油乳液在fcc装置中微爆和mto反应的调控，获得最佳的fcc产品分布；

16、(3)本发明不仅实现了向重油fcc过程引入乳液的微爆效应和甲醇mto反应，提高了液体产品和低碳烯烃的产量，也为mto反应在fcc装置上的应用提供了指导，节省了搭建mto装置的成本，缓解已有的mto装置的运行负担。

技术特征：

1.一种提高液体产品和低碳烯烃产量的重油催化裂化方法，其特征在于，包括如下具体步骤：

2.根据权利要求1所述的重油催化裂化方法，其特征在于，所述步骤s1中的甲醇溶液的浓度为10-100%。

3.根据权利要求1所述的重油催化裂化方法，其特征在于，所述步骤s1中的乳化分散介质为多孔膜材料，平均孔径为0.1~1μm。

4.根据权利要求1所述的重油催化裂化方法，其特征在于，所述步骤s1中，甲醇溶液/重油乳液的连续相含量为1%~15%，连续相温度为40~70℃，乳化通量1000~2000l/m2/h。

5.根据权利要求1所述的重油催化裂化方法，其特征在于，所述步骤s1中，分散相液滴尺寸为1~15μm，分散相含量为5~15 vol%。

6.根据权利要求1所述的重油催化裂化方法，其特征在于，所述步骤s1中，重油加入到连续膜乳化系统之前进行预热，具体步骤为：将重油在管路中循环加热到100~150℃，稳定10~30 min，然后将重油温度稳定在40~70℃。

7.根据权利要求1所述的重油催化裂化方法，其特征在于，所述步骤s2中，fcc系统的反应步骤如下：将制备好的乳液作为原料进行预热，预热后进入反应管中开始反应，反应完成后，汽提、吹扫，清理反应管中残留的产品，冷凝收集液体产物。

8.根据权利要求6所述的重油催化裂化方法，其特征在于，乳液原料的预热温度为50~80℃，剂油比为4~9，反应温度为480~540℃；汽提时间为10~30 min，冷凝温度为0~10℃。

9.根据权利要求1所述的重油催化裂化方法，其特征在于：所述步骤s2中，fcc系统中的催化剂为usy型分子筛。

10.根据权利要求9所述的重油催化裂化方法，其特征在于：usy型分子筛包括质量比为1:2~1:4的新鲜剂和平衡剂。

技术总结本发明公开了一种提高液体产品和低碳烯烃产量的重油催化裂化方法，包括如下具体步骤：将甲醇溶液作为分散相，重油作为连续相，采用连续膜乳化法，以膜作为分散介质，制备得到具有粒径分布均匀的甲醇溶液/重油乳液；将制备的乳液作为原料，输送到FCC系统的反应管中，反应得到最终产物。本发明以甲醇溶液作为分散相，重油作为连续相，采用连续膜乳化法高效制备甲醇溶液/重油乳液，作为FCC进料来实现FCC液体产品和低碳烯烃的同步增产，通过改变甲醇溶液的浓度进而改变分散相与连续相之间的界面张力大小来调控乳液乳滴尺寸。技术研发人员：景文珩,袁灿,严雷,邢卫红受保护的技术使用者：南京工业大学技术研发日：技术公布日：2024/5/19