專利名稱：催化裂化微爆活化劑的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種催化裂化微爆活化劑，它屬于石油煉制領域里催化裂化工藝中改善進料霧化效果并活化催化劑的助劑。該助劑于催化裂化提升管噴嘴前添加到原料中，和原料形成納米級尺度的油包水微乳化液，在噴嘴霧化后進入提升管和高溫催化劑接觸產生微爆，降低霧化液滴的尺寸，提高霧化效果，并產生帶有活性氫的碳氫碎片，提高催化反應，助劑中的活性元素吸附到催化劑上，起到活化催化劑的效果，以達到降低焦碳產率、提高輕液收、提高丙烯收率、降低汽油流醇含量的目的。
催化裂化是石油煉制的核心工藝，其效益占石油化工總效益的近三分之一。而提升管反應器又是催化裂化工藝的核心，提升管反應器進料霧化效果直接影響產品分布，而受原料重金屬污染影響，催化劑容易中毒，使催化劑選擇性下降，不希望的反應增加。進料霧化效果不好和催化劑重金屬污染中毒，導致目的產品汽油、柴油、液化氣收率下降，而焦碳產率、干氣產率上升，特別是氫氣產率上升，嚴重影響產品質量。通常改善提升管反應器進料霧化效果的辦法是不斷改進噴嘴，降低霧化液滴直徑，但受原料粘度和霧化蒸汽速度、壓力影響，霧化液滴直徑平均到60μm就已到達極限。降低催化劑重金屬污染的一般做法是加注鈍化劑，但其鈍化效果有限，并且不同的重金屬污染鈍化效果差別很大。
本發明的目的是提供了一種改善進料霧化效果并降低催化劑重金屬污染的催化裂化微爆活化劑。該催化裂化微爆活化劑和催化裂化原料混合后，在乳化劑和剪切力的作用下，水以300～500μm的液滴均勻地分散在油中，形成穩定的油包水型乳化液。乳化原料經增壓泵通過霧化噴嘴進行一次霧化后，與來自再生器的高溫催化劑接觸，油滴受熱時，由于水和油的沸點相差較大，因此，水先汽化，體積急劇膨脹，瞬間把包在外部的油相分裂成粒徑更小的油滴，這一過程稱之為“微爆”。“微爆”的作用是使油滴更細微化，提高了油滴(500μm)的表面活化能，從而加速了油滴的揮發。爆破霧化產生的沖擊力將對原料油汽化以及氣相、液相的催化裂化反應產生積極影響。氣體和液體中的分子以多分子聚集狀態存在，這種聚集作用對液體的汽化以及氣液的擴散、吸附產生不利影響，對氣固、液固之間的化學反應存在一定程度的阻滯作用。爆破霧化產生的沖擊力對這種聚集狀態起到一定程度的破壞作用，使分子聚集體發生解聚，減小油滴粒徑，提高原料油的汽化率，從而提高催化裂化反應效果。微爆用于催化裂化進料系統，具有以下幾個優點(1)可以通過“爆破”改變霧化方式，大大提高進料的霧化效果，促進原料同催化劑的接觸，(2)由于乳化原料進料溫度的降低可以適當提高劑油比，既增加了反應物與催化劑活性組分的接觸頻率，又產生了良好的產品分布。(3)可以減輕再生器的取熱負荷，(4)減少熱裂化反應。加入了該催化裂化微爆活化劑的原料油，當油氣溫度將超過微乳化油包水在那個壓力下的沸點時，迅速發生的“微爆”，使油滴體積減少2個數量級，物理活性提高2個數量級。
加入了催化裂化微爆活化劑的原料油，在高溫條件下，爆炸后的水分子與熾熱的原料油氣發生水煤氣反應，生成含有大量活潑氫的碳氫碎片，增加正碳離子形成速率，提高催化反應。
加入了催化裂化微爆活化劑的原料油，活化元素沉積到催化劑上，起到提高轉化率，改善產品選擇性的作用，并降低汽油中硫醇含量。最終取代催化裂化金屬鈍化劑。
本發明的技術特點說明如下。
(1)運用最先進的微乳化技術，用高強度的高分子表面活性物質包裹含有活化元素的水溶液，并使之形成納米尺度油包水，徹底解決了乳化原料水滴提前破乳爆破的問題。
(2)經提升管噴嘴霧化后形成的原料油霧滴，含有較大數量的油包水液體微粒，平均一個50μm霧滴含有油包水數量為300個左右。
(3)催化裂化微爆活化劑，本身含水，并能吸收原料中所含水(約200ppm)。
(4)每個顆粒均被彈性和強度均很高的活性劑薄膜所包圍，油包水的常壓沸點＞100℃，在提升管噴嘴處沸點＞200℃。
(5)根據微型液體理論，微爆過程會增加原料油的不穩定性，使其活性提高。伴隨“快速相變”現象，使蒸汽爆炸進行的更為猛烈，使水顆粒在百萬分之一秒的瞬間體積增大二個數量級。這種現象將使燃油的化學穩定性發生變化，產生更高的化學活性，并伴生制氫反應。
(6)催化裂化微爆活化劑含有活化元素并能被催化劑吸收。
(7)催化裂化微爆活化劑在提升管噴嘴前加注到原料油中后，可以停止鈍化劑的加注。
(8)該助劑用于催化裂化裝置，常溫加入，隨用隨加，直接與原料油混合，加注方便，不易燃易爆，對裝置及設備無腐蝕作用。
(9)該助劑可直接加注，也可用溶劑稀釋后用計量泵注入催化原料油管線中與原料混合。加注量為20-200ppm，可根據實際使用效果適當調整加注量，以連續加入該產品的使用效果最好。
本發明的實驗結果表明，使用催化裂化微爆活化劑后，可以提高汽油+輕柴油+液化氣收率1到3個百分點，降低焦碳產率0.3到0.5個百分點，丙烯產率增加1個百分點，氫氣產率下降0.1到0.2個百分點，氫甲烷比明顯下降，乙烯+丙烯+總丁烯產率上升2到3個百分點，干氣中硫化氫含量上升35％，汽油中硫醇含量下降15％。
權利要求
1.一種催化裂化微爆活化劑，其特征在于該劑含有乳化劑、活化元素和水，在提升管噴嘴前注入原料油中，和原料形成納米尺度的油包水微乳化液，和高溫催化劑接觸后，產生微爆，提高霧化效果，活化元素吸附到催化劑上，提高了催化劑活性，降低催化劑金屬污染。
2.根據權利要求1所述的催化裂化微爆活化劑，其特征在于采用高性能表面活性劑，和原料形成的油包水微乳化液尺寸為300nm到500nm，通過噴嘴霧化的霧滴里含有大量的油包水微乳化液，一個50μm霧滴含有油包水數量為300個左右。
3.根據權利要求1所述的催化裂化微爆活化劑，其特征在于可以吸收原料中所含有的約200ppm的水分，并將這部分水形成油包水微乳化液。
4.根據權利要求1所述的催化裂化微爆活化劑，其特征在于微爆過程中產生了帶有活潑氫的碎片，加速了催化反應。
5.根據權利要求1所述的催化裂化微爆活化劑，其特征在于形成的油包水微乳化液在噴嘴處的壓力情況下沸點＞100℃。
6.根據權利要求1所述的催化裂化微爆活化劑，其特征在于活化元素能吸附到催化劑上面，提高了催化劑的活性和選擇性，能將汽油餾分的烯烴裂化成小的烯烴，并將原料中的硫轉化為硫化氫。
7.根據權利要求1所述的催化裂化微爆活化劑，其特征在于可以取代催化裂化鈍化劑。
全文摘要
一種催化裂化微爆活化劑，它包含高性能的表面活性劑、水、催化劑活化劑，在催化裂化提升管噴嘴前和原料混合，通過所含水并吸收原料中水形成納米級尺度的油包水微乳化液，和高溫催化劑接觸產生微爆，提高霧化效果，產生帶活潑氫的碳氫碎片，活化元素吸附到催化劑上，提高催化劑活性，降低催化劑污染，達到提高了汽油+輕柴油+液化氣收率、丙烯產率、乙烯+丙烯+總丁烯產率、干氣中硫化氫含量，和降低焦碳產率、氫氣產率、氫甲烷、降低汽油中硫醇含量的目的。
文檔編號C10G11/00GK1680515SQ20041002997
公開日2005年10月12日 申請日期2004年4月8日 優先權日2004年4月8日
發明者李江保, 張星 申請人:北京惠爾三吉綠色化學科技有限公司