一种催化柴油制备轻质芳烃和碳纳米管的方法及装置制造方法及图纸

一种催化柴油制备轻质芳烃和碳纳米管的方法及装置，该方法将催化柴油通过加氢反应生产轻质芳烃和轻烷烃，轻烷烃通过催化裂解生产碳纳米管和氢气，氢气通入催化柴油的加氢反应中再利用。本发明专利技术可以为行之有效的催化柴油高效利用提供新的处理方式。效利用提供新的处理方式。效利用提供新的处理方式。

【技术实现步骤摘要】
一种催化柴油制备轻质芳烃和碳纳米管的方法及装置


[0001]本专利技术涉及催化柴油处理
，具体的说是一种催化柴油制备轻质芳烃和碳纳米管的方法及装置。

技术介绍

[0002]催化柴油具有高密度、低十六烷值、高芳烃含量的特点，其完全燃烧性能差，已成为制约炼化企业产品质量提升的主要因素。传统的催化柴油处理方法是将催化柴油加氢精制后作为车用柴油调和组分，但该过程氢耗高、十六烷值提升有限，并且随着排放标准的提高，其作为车用柴油调和组分的应用越来越受限，如何高效利用劣质催化柴油是炼化企业面临的挑战。另一方面，苯、甲苯、二甲苯、乙苯等重要化工原料的需求逐年上升，催化重整装置生产的轻芳烃难以满足未来化工市场的需要。针对催化柴油中含有大量单环芳烃与稠环芳烃的特点，最大化地保留催化柴油中的单环芳烃，将催化柴油中的稠环芳烃选择性加氢饱和开环后转化为单环芳烃，开发催化柴油高效定向加氢转化制备轻芳烃技术，既开辟了新的轻芳烃生产路径，满足未来化工市场的需要，又实现了催化柴油的高效利用。
[0003]中国专利CN114763489A提出了一种催化柴油组合处理工艺和处理系统。该方法将催化柴油按不同烃类组分进行分离，将不同烃类按照各自适宜的反应工艺条件进行加氢处理转化为单环芳烃，将催化柴油各组分高效转化，降低氢耗，提高芳烃产品质量和收率，但工艺流程较为复杂。
[0004]此外，在催化柴油加氢制备轻芳烃的过程会产生大量C2
‑
C5轻烷烃，收率为45％～55％，这部分轻烷烃在生产实践中难以利用，其往往作为天然气管网的燃料，降低了石油资源的有效利用率，增加了生产过程的碳排放。现有催化柴油加氢制备轻芳烃的工艺中较少涉及C2
‑
C5轻烷烃的回收利用，若能将这部分轻烷烃中的碳原子转化为高附加值的纳米管碳材料，将氢原子转化为氢气进行循环利用，则可以进一步提高原料的原子利用率，增加过程的附加值，降低加氢过程的氢耗。为了有效利用催化柴油加氢制备轻芳烃的过程中产生的大量轻烷烃，进一步实现催化柴油高附加值利用，碳纳米管材料逐渐受到关注。碳纳米管因其独特的一维结构具有良好的导电、导热性能，在能源存储、复合材料、多相催化等领域具有巨大的应用潜力，目前其作为导电剂广泛应用于锂离子电池电极领域。随着我国新能源电动汽车市场规模的日渐扩大，碳纳米管作为锂离子电池的重要组成部分，其市场需求保持高速增长。目前碳纳米管的主要生产工艺为催化裂解法，该工艺具有产量大、副产物少的优点，该过程的主要原料为含碳量高、热稳定性差的有机物，如乙烯、丙烯等，但烯烃类原料价格较为昂贵，生产成本过高。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在提供一种催化柴油制备轻质芳烃和碳纳米管的方法及装置,为行之有效的催化柴油高效利用提供新的处理方式。
[0006]为了解决以上技术问题，本专利技术采用的具体方案为：一种催化柴油制备轻质芳烃
和碳纳米管的方法，将催化柴油通过加氢反应生产轻质芳烃和轻烷烃，轻烷烃通过催化裂解生产碳纳米管和氢气，氢气通入催化柴油的加氢反应中再利用。
[0007]优选的，包括以下步骤：
[0008]1)、将催化柴油通入加氢反应单元，在加氢催化剂的作用下进行加氢裂化反应，得到反应流出物；
[0009]2)、将步骤1)得到的反应流出物通入分馏单元，分离得到氢气与甲烷的混合气、C2
‑
C5轻烷烃、C6
‑
C9轻质芳烃以及重馏分；
[0010]3)、将碳纳米管催化剂通入催化剂活化单元中，与氢气反应得到活化催化剂，经气固分离单元分离得到活化的碳纳米管催化剂和富氢尾气；
[0011]4)、将步骤2)得到的C2
‑
C5轻烷烃和步骤3)得到的活化的碳纳米管催化剂通入碳纳米管生长单元，使轻烷烃在活化的碳纳米管催化剂的作用下反应生成碳纳米管，反应结束后经气固分离单元分离得到碳纳米管粗产品和富氢尾气；
[0012]5)、将步骤4)中得到的碳纳米管粗产品通入纯化处理单元得到纯化的碳纳米管；
[0013]6)、即将步骤2)得到的氢气与甲烷的混合气、步骤3)得到的富氢尾气以及步骤4)得到的富氢尾气通入气体分离单元，得到甲烷和氢气，将得到的氢气通入步骤1)中的加氢反应单元中进行反应。
[0014]优选的，将步骤2)中得到的重馏分通入步骤1)中的加氢反应单元中进行反应。
[0015]优选的，步骤1)中加氢反应单元的工艺条件为：反应温度为350
‑
450℃，反应压力为5.0
‑
15.0MPa，氢油体积比为400
‑
1800，体积空速为0.1
‑
5h
‑1，
[0016]优选的，步骤1)中加氢反应单元的工艺条件为：反应温度为380
‑
420℃，反应压力为8.0
‑
10.0MPa，氢油体积比为800
‑
1200，体积空速为1
‑
3h
‑1。
[0017]优选的，步骤1)中的加氢催化剂由载体与活性金属组成，载体为分子筛、氧化铝、氧化硅中的一种或多种，活性金属为VIII族金属和VIB族金属，VIII族金属为钴、镍中的一种或两种，VIB族金属为钼和钨中的一种或两种；以加氢催化剂的质量为基准，载体含量为70
‑
90％，VIII族金属以金属氧化物形式计含量为1
‑
10％，VIB族金属以金属氧化物形式计含量为5
‑
20％。
[0018]优选的，步骤3)的碳纳米管催化剂由载体与活性金属组成，载体为氧化铝、氧化镁、氧化钙、氧化硅等的一种或多种，活性金属为铁、镍、钴、钼等的一种或多种；以碳纳米管催化剂的质量为基准，载体含量为50
‑
95％，活性金属以金属氧化物形式计含量为5
‑
50％。
[0019]优选的，步骤3)中催化剂活化单元的工艺条件为：反应温度为600
‑
800℃，还原气为氢气，氢气质量空速为0.1
‑
5h
‑1，优选为0.5
‑
2h
‑1，反应时间为10
‑
60min。
[0020]优选的，步骤3)中催化剂活化单元的工艺条件为：反应温度为600
‑
700℃，还原气为氢气，氢气质量空速为0.5
‑
2h
‑1。
[0021]优选的，步骤4)中碳纳米管生长单元的工艺条件为：反应温度为600
‑
800℃，质量空速为1
‑
50h
‑1，反应时间为0.5
‑
4h。
[0022]优选的，步骤4)中碳纳米管生长单元的工艺条件为：反应温度为600
‑
700℃，质量空速为5
‑
20h
‑1。
[0023]优选的，步骤5)中纯化处理单元使用酸性溶液除去碳纳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种催化柴油制备轻质芳烃和碳纳米管的方法，其特征在于：将催化柴油通过加氢反应生产轻质芳烃和轻烷烃，轻烷烃通过催化裂解生产碳纳米管和氢气，氢气通入催化柴油的加氢反应中再利用。2.如权利要求1所述的一种催化柴油制备轻质芳烃和碳纳米管的方法，其特征在于：包括以下步骤：1)、将催化柴油通入加氢反应单元，在加氢催化剂的作用下进行加氢裂化反应，得到反应流出物；2)、将步骤1)得到的反应流出物通入分馏单元，分离得到氢气与甲烷的混合气、C2
‑
C5轻烷烃、C6
‑
C9轻质芳烃以及重馏分；3)、将碳纳米管催化剂通入催化剂活化单元中，与氢气反应得到活化催化剂，经气固分离单元分离得到活化的碳纳米管催化剂和富氢尾气；4)、将步骤2)得到的C2
‑
C5轻烷烃和步骤3)得到的活化的碳纳米管催化剂通入碳纳米管生长单元，使轻烷烃在活化的碳纳米管催化剂的作用下反应生成碳纳米管，反应结束后经气固分离单元分离得到碳纳米管粗产品和富氢尾气；5)、将步骤4)中得到的碳纳米管粗产品通入纯化处理单元得到纯化的碳纳米管；6)、即将步骤2)得到的氢气与甲烷的混合气、步骤3)得到的富氢尾气以及步骤4)得到的富氢尾气通入气体分离单元，得到甲烷和氢气，将得到的氢气通入步骤1)中的加氢反应单元中进行反应。3.如权利要求2所述的一种催化柴油制备轻质芳烃和碳纳米管的方法，其特征在于：将步骤2)中得到的重馏分通入步骤1)中的加氢反应单元中进行反应。4.如权利要求2所述的一种催化柴油制备轻质芳烃和碳纳米管的方法，其特征在于：步骤1)中加氢反应单元的工艺条件为：反应温度为350
‑
450℃，反应压力为5.0
‑
15.0MPa，氢油体积比为400
‑
1800，体积空速为0.1
‑
5h
‑1。5.如权利要求4所述的一种催化柴油制备轻质芳烃和碳纳米管的方法，其特征在于：步骤1)中加氢反应单元的工艺条件为：反应温度为380
‑
420℃，反应压力为8.0
‑
10.0MPa，氢油体积比为800
‑
1200，体积空速为1
‑
3h
‑1。6.如权利要求2所述的一种催化柴油制备轻质芳烃和碳纳米管的方法，其特征在于：步骤1)中的加氢催化剂由载体与活性金属组成，载体为分子筛、氧化铝、氧化硅中的一种或多种，活性金属为VIII族金属和VIB族金属，VIII族金属为钴、镍中的一种或两种，VIB族金属为钼和钨中的一种或两种；以加氢催化剂的质量为基准，载体含量为70
‑
90％，VIII族金属以金属氧化物形式计含量为1
‑
10％，VIB族金属以金属氧化物形式计含量为5
‑
20％。7.如权利要求2所述的一种催化柴油制备轻质芳烃和碳纳米管的方法，其特征在于：步骤3)的碳纳米管催化剂由载体与活性金属组成，载体为氧化铝、氧化镁、氧化钙、氧化硅等的一种或多种，活性金属为铁、镍、钴、钼等的一种或多种；以碳纳米管催化剂的质量为基准，载体含量为50
‑
95％，活性金属以金属氧化物形式计含量为5
‑
50％。8.如权利要求2所述的一种催化柴油制备轻质芳烃和碳纳米管的方法，其特征在于：步骤3)中催化剂活化单元的工艺条件为：反应温度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李康，王韬翔，雷杰，邢毅成，李治，韩海波，
申请(专利权)人：中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：