[發(fā)明專利]一種用于甲醇和/或二甲醚制低碳烯烴的反應(yīng)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310648651.7
• 申請日: 2013-12-03
• 公開（公告）號: CN104672045A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張濤;葉茂;劉中民
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號: C07C11/04
• 分類號: C07C11/04;C07C11/06;C07C1/20;B01J8/26
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 吳勝周

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于甲醇和/或二甲醚制低碳烯烴的反應(yīng)裝置。

背景技術(shù)

低碳烯烴，即乙烯和丙烯，是兩種重要的基礎(chǔ)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(chǎn)，但由于石油資源有限的供應(yīng)量及較高的價格，由石油資源生產(chǎn)乙烯、丙烯的成本不斷增加。近年來，人們開始大力發(fā)展替代原料轉(zhuǎn)化制乙烯、丙烯的技術(shù)。甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴(MTO)的工藝受到越來越多的重視，已實現(xiàn)百萬噸級的生產(chǎn)規(guī)模。隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展，低碳烯烴，特別是丙烯，需求量與日俱增，析邁公司(CMAI)分析稱，在2016年前，乙烯需求量將以年均4.3％的速度增長，丙烯需求量將以年均4.4％的速度增長。由于我國經(jīng)濟的高速增長，我國乙烯和丙烯的需求量的年增長率均超過世界平均水平。

20世紀80年代初，UCC公司成功開發(fā)出了SAPO系列分子篩，其中SAPO-34分子篩催化劑在用于MTO反應(yīng)時表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能，具有很高的低碳烯烴選擇性，而且活性很高，但催化劑在使用一段時間后由于積碳而失去活性。SAPO-34分子篩催化劑在使用過程中存在明顯的誘導(dǎo)期，在誘導(dǎo)期內(nèi)，烯烴的選擇性較低，烷烴的選擇性較高，隨著反應(yīng)時間的增加，低碳烯烴選擇性逐漸上升，誘導(dǎo)期過后，催化劑在一定時間內(nèi)保持高的選擇性和高的活性，隨著時間的繼續(xù)延長，催化劑的活性迅速下降。

US6166282中公布了一種甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的技術(shù)和反應(yīng)器，采用快速流化床反應(yīng)器，氣相在氣速較低的密相反應(yīng)區(qū)反應(yīng)完成后，上升到內(nèi)徑急速變小的快分區(qū)后，采用特殊的氣固分離設(shè)備初步分離出大部分的夾帶催化劑。由于反應(yīng)后產(chǎn)物氣與催化劑快速分離，有效的防止了二次反應(yīng)的發(fā)生。經(jīng)模擬計算，與傳統(tǒng)的鼓泡流化床反應(yīng)器相比，該快速流化床反應(yīng)器內(nèi)徑及催化劑所需藏量均大大減少。但該方法中低碳烯烴碳基收率一般均在77％左右，存在低碳烯烴收率較低的問題。

CN101402538B公布了一種提高低碳烯烴收率的方法，該方法采用在甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的第一反應(yīng)區(qū)上部設(shè)置一個第二反應(yīng)區(qū)，且該第二反應(yīng)區(qū)直徑大于第一反應(yīng)區(qū)，以增加第一反應(yīng)區(qū)出口的產(chǎn)品氣體在第二反應(yīng)區(qū)內(nèi)的停留時間，使得未反應(yīng)的甲醇、生成的二甲醚和碳四以上烴繼續(xù)反應(yīng)，達到提高低碳烯烴收率的目的，該方法雖然可以在一定程度上提高低碳烯烴的收率，但是由于第一反應(yīng)區(qū)出來的催化劑已經(jīng)帶有較多的積碳，而碳四以上烴裂解需要較高的催化劑活性，因此該方法中第二反應(yīng)區(qū)內(nèi)的碳四以上烴轉(zhuǎn)化效率仍然偏低，從而導(dǎo)致低碳烯烴收率偏低。

CN102276406A公布了一種增產(chǎn)丙烯的生產(chǎn)方法。該技術(shù)設(shè)置三個反應(yīng)區(qū)，第一快速床反應(yīng)區(qū)用于甲醇轉(zhuǎn)化至烯烴，提升管反應(yīng)區(qū)和第二快速床反應(yīng)區(qū)串聯(lián)用于轉(zhuǎn)化乙烯、碳四以上烴和未反應(yīng)的甲醇或二甲醚。此專利中碳四以上烴等物質(zhì)在提升管反應(yīng)區(qū)和第二快速床反應(yīng)區(qū)中的停留時間較短，轉(zhuǎn)化效率偏低，從而導(dǎo)致丙烯收率偏低。

CN102875289A公布了一種內(nèi)部布置提升管反應(yīng)器的流化床反應(yīng)裝置，用于提高低碳烯烴的產(chǎn)率。第一原料進入流化床反應(yīng)區(qū)，與催化劑接觸，生成包括低碳烯烴的產(chǎn)品，同時形成待生催化劑；待生催化劑一部分進入再生器再生，形成再生催化劑，一部分進入出口端位于反應(yīng)區(qū)內(nèi)部的提升管，與第二原料接觸，將待生催化劑提升至反應(yīng)區(qū)內(nèi)；再生催化劑返回流化床反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)。此專利所披露的反應(yīng)裝置無汽提部分，待生催化劑將會攜帶部分產(chǎn)品氣體進入再生器，與氧氣發(fā)生燃燒，降低低碳烯烴的產(chǎn)量。

CN102875296A公布的甲醇制烯烴技術(shù)設(shè)置了快速床、下行床和提升管三個反應(yīng)區(qū)。催化劑在再生器、快速床、提升管和下行床之間循環(huán)，流向十分復(fù)雜、流量分配和控制十分困難，催化劑的活性變化較大。

本領(lǐng)域所公知的，低碳烯烴的選擇性和催化劑上的積碳量密切相關(guān)，要保證高的低碳烯烴選擇性，SAPO-34催化劑上需要一定數(shù)量的積碳。目前MTO工藝所采用的主要反應(yīng)器為流化床，而流化床接近于全混流反應(yīng)器，催化劑積炭分布很寬，不利于提高低碳烯烴的選擇性。MTO工藝的劑醇比很小，生焦率較低，要實現(xiàn)較大的、容易控制的催化劑循環(huán)量，就需要在再生區(qū)中將催化劑上的積碳量、碳含量均勻性控制在一定水平，進而達到控制反應(yīng)區(qū)內(nèi)催化劑上的積碳量、碳含量均勻性的目的。因此，控制反應(yīng)區(qū)內(nèi)的催化劑積碳量和碳含量均勻性于某一水平是MTO工藝中的關(guān)鍵技術(shù)。