[發明專利]甲醇轉化生產低碳烯烴的方法

無效

• 申請號: 201010261921.5
• 申請日: 2010-08-23
• 公開（公告）號: CN102372538A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: 齊國禎;鐘思青;張惠明;楊遠飛
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
• 主分類號: C07C1/20
• 分類號: C07C1/20;C07C1/24;C07C11/06;C07C11/04
• 代理公司: 上海東方易知識產權事務所 31121
• 代理人: 沈原

技術領域

本發明涉及一種甲醇轉化生產低碳烯烴的方法。

技術背景

低碳烯烴，即乙烯和丙烯，是兩種重要的基礎化工原料，其需求量在不斷增加。一般地，乙烯、丙烯是通過石油路線來生產，但由于石油資源有限的供應量及較高的價格，由石油資源生產乙烯、丙烯的成本不斷增加。近年來，人們開始大力發展替代原料轉化制乙烯、丙烯的技術。其中，一類重要的用于低碳烯烴生產的替代原料是含氧化合物，例如醇類(甲醇、乙醇)、醚類(二甲醚、甲乙醚)、酯類(碳酸二甲酯、甲酸甲酯)等，這些含氧化合物可以通過煤、天然氣、生物質等能源轉化而來。某些含氧化合物已經可以達到較大規模的生產，如甲醇，可以由煤或天然氣制得，工藝十分成熟，可以實現上百萬噸級的生產規模。由于含氧化合物來源的廣泛性，再加上轉化生成低碳烯烴工藝的經濟性，所以由含氧化合物轉化制烯烴(OTO)的工藝，特別是由甲醇轉化制烯烴(MTO)的工藝受到越來越多的重視。

US4499327專利中對磷酸硅鋁分子篩催化劑應用于甲醇轉化制烯烴工藝進行了詳細研究，認為SAPO-34是MTO工藝的首選催化劑。SAPO-34催化劑具有很高的低碳烯烴選擇性，而且活性也較高，可使甲醇轉化為低碳烯烴的反應時間達到小于10秒的程度，更甚至達到提升管的反應時間范圍內。

US6166282中公布了一種甲醇轉化為低碳烯烴的技術和反應器，采用快速流化床反應器，氣相在氣速較低的密相反應區反應完成后，上升到內徑急速變小的快分區后，采用特殊的氣固分離設備初步分離出大部分的夾帶催化劑。由于反應后產物氣與催化劑快速分離，有效的防止了二次反應的發生。經模擬計算，與傳統的鼓泡流化床反應器相比，該快速流化床反應器內徑及催化劑所需藏量均大大減少。但該方法中，原料與催化劑在反應器底部接觸時存在甲醇分解的問題，導致低碳烯烴收率較低。

CN1723262中公布了帶有中央催化劑回路的多級提升管反應裝置用于氧化物轉化為低碳烯烴工藝，該套裝置包括多個提升管反應器、氣固分離區、多個偏移元件等，每個提升管反應器各自具有注入催化劑的端口，匯集到設置的分離區，將催化劑與產品氣分開。但是該方法存在低碳烯烴收率較低的問題。

CN?200680018303公布了一種帶擋板的反應器中含氧化合物轉化為烯烴的方法，該方法中將反應部分分為三個區域，一個是初始導管，一個是接觸導管，一個是連接導管，其中在接觸導管中設置擋板，且氣相線速大于1.52米/秒，但該方法存在甲醇轉化率和低碳烯烴選擇性較低的缺點，甲醇轉化率最高為98％，低碳烯烴選擇性最高為76.3％，使得低碳烯烴收率僅為74.8％。

現有技術均存在低碳烯烴收率偏低的問題。本發明有針對性的解決了該問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有技術中存在的低碳烯烴收率低的問題，提供一種新的甲醇轉化生產低碳烯烴的方法。該方法用于低碳烯烴的生產中，具有低碳烯烴收率較高的優點。

為解決上述問題，本發明采用的技術方案如下：一種甲醇轉化生產低碳烯烴的方法，包括主要為甲醇的原料在170～250℃下進入氣相線速為2.0～7.0米/秒的催化劑混合管，與待生催化劑和再生催化劑接觸，形成產品物流Ⅰ，和催化劑一起經分布板進入軸向Peclet數為6～100的主反應區，在400～500℃下反應生成產品物流Ⅱ，和催化劑一起進入軸向Peclet數比主反應區軸向Peclet準數大至少100％的提升管反應區，生成包括低碳烯烴的產品，所述提升管反應區底部噴入溫度低于主反應區反應溫度的水蒸氣或乙醇。

上述技術方案中，所述催化劑選自SAPO-18、SAPO-34中的至少一種，優選方案為SAPO-34；所述主反應區為流化床，催化劑混合管頂部與主反應區底部相連，主反應區頂部與提升管反應區底部相連；所述主反應區催化劑平均積碳量質量分數為1.5～4.5％；所述提升管反應區底部噴入溫度為100～300℃的乙醇；所述再生催化劑溫度為470～580℃，積碳量質量分數為0.01～2.5％；所述提升管反應區底部噴入的水蒸氣或乙醇與甲醇原料的重量比為0.05～0.2∶1。

軸向Peclet數是無因次數，是表征反應器中氣體流過催化劑床層時氣相活塞流的偏離情況，軸向Peclet數越大，氣相流動越接近于活塞流，無窮大的Peclet數反映的是理想的活塞流情況，而一般4以下的Peclet數可認為是混合較為徹底的全混流氣固流動方式。本發明中Peclet數的計算方法為：