[發明專利]一種由含氧化合物制備丙烯和C4烴類的湍動流化床反應器、裝置及方法

有效

• 申請號: 201610913355.9
• 申請日: 2016-10-19
• 公開（公告）號: CN107961745B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 張濤;葉茂;何長青;張今令;王賢高;唐海龍;賈金明;趙銀峰;劉中民
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01J8/24
• 分類號: B01J8/24;B01J8/26;C07C1/20;C07C11/06;C07C11/08;C07C11/16;B01J38/32
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 賀衛國

本發明涉及由含氧化合物制備丙烯、C4烴類的湍動流化床反應器、裝置及方法。該裝置包含湍動流化床反應器和用于再生催化劑的流化床再生器。該方法包括：a)將含有含氧化合物的原料從n個反應器進料分布器通入湍動流化床反應器的反應區，與催化劑接觸，生成含有目標產物的物流和含碳的待生催化劑；b)將由湍動流化床反應器流出的含有目標產物的物流送入產品分離系統，分離得丙烯、C4烴類、輕組分等組分，70wt.％以上的輕組分由湍動流化床反應器最下方的反應器進料分布器返回湍動流化床反應器的反應區，乙烯和含氧化合物在催化劑的作用下發生烷基化反應，生成丙烯等產物。本發明所述的方法和裝置提高了乙烯烷基化反應速率、反應器單位體積產能高。

技術領域

本發明涉及化工催化領域，尤其涉及一種由含氧化合物制備丙烯、C4烴類的方法及其裝置。

背景技術

丙烯、丁二烯是重要的化工原料，一般是從石腦油裂解和蒸汽裂解中得到。丙烯的主要來源是乙烯聯產丙烯及煉廠副產丙烯，而丁二烯主要來源是對乙烯裂解工藝產生的C4副產物進一步加工而獲得。最近幾年，甲醇制烯烴(MTO)技術、甲醇制備丙烯(MTP)技術、乙烷脫氫制乙烯技術、丙烷脫氫制備丙烯技術獲得了較快的發展，全球烯烴原料輕質化趨勢明顯，這將導致C4資源供應緊張，因此需要開發一種可以高選擇性制備丙烯和C4烯烴的工藝，從而滿足市場需求。

德國魯奇公司開發了固定床甲醇制烯烴技術(WO2004/018089)，該技術利用南方化學公司的ZSM-5分子篩催化劑，在固定床反應器中進行甲醇制烯烴反應，丙烯選擇性接近70％，副產物為乙烯、液化石油氣和汽油。

大連化物所開發的DMTO技術，以SAPO分子篩為催化劑，使用密相循環流化床反應器，以甲醇水溶液為原料，產物中乙烯、丙烯的收率約80％，副產10％以上的C4烴類。

專利CN104098429A披露了一種利用循環流化床由甲醇制備丙烯、C4烴類的方法，該方法采用ZSM-5催化劑，工藝特點是原料甲醇和產物中的大部分C1、C2、C5烴類共同進入循環流化床反應器，丙烯、C4烴類、C6以上烴類和副產物作為最終產物回收。

專利CN101177374B披露了一種由甲醇或二甲醚制備烯烴的方法。該方法包括甲醇或二甲醚轉化反應、乙烯和甲醇烷基化反應以及C4以上重組份催化裂解反應。甲醇或二甲醚轉化反應、乙烯和甲醇烷基化反應采用催化劑1，在同一個反應器內完成反應；C4以上重組份催化裂解反應采用催化劑2在另一個反應器內完成反應。

專利CN104098429A和CN101177374B披露的方法具有一個共同的特點，即，通過輕組分(碳數不大于2的烴類)回煉，增加目標產物(丙烯和C4)的選擇性。上述輕組分回煉反應的主反應是乙烯與甲醇的烷基化反應。

MTO反應和烯烴烷基化反應都可采用酸性分子篩催化劑，但MTO反應速率遠高于烯烴烷基化反應。我們通過研究發現，新鮮SAPO催化劑活性高，更有利于烯烴烷基化反應，催化劑積碳后，烯烴烷基化反應速率將會迅速降低。

甲醇既是烯烴烷基化反應的原料，也是MTO反應的原料，所以，烯烴烷基化反應必然伴隨著MTO反應。MTO反應會導致催化劑積炭、活性降低，這樣就會抑制烯烴烷基化反應。提高烯烴烷基化反應速率可以降低產品氣中輕組分的含量，因此可以提高反應器單位體積的產能。

專利CN104098429A和CN101177374B披露的方法并未涉及反應器結構，也未明確反應器內催化劑流動方式、原料流動方式、原料分配方式等。專利CN101177374B披露的方法采用SAPO催化劑，實施案例顯示甲醇和輕組分的質量比為1:10-20，由此可見，輕組分含量極高，反應器單位體積的產能極低。專利CN104098429A披露的方法采用ZSM-5催化劑，產品中C6以上烴類含量較高，該方法中并未披露產品氣中輕組分的含量。