專利名稱：甲醇制烯烴反應(yīng)-再生系統(tǒng)中再生催化劑返回反應(yīng)器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種甲醇制烯烴反應(yīng)-再生系統(tǒng)中再生催化劑返回反應(yīng)器的方法。
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(jià)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)。其中，一類重要的用于低碳烯烴生產(chǎn)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(zhì)等能源轉(zhuǎn)化而來。某些含氧化合物已經(jīng)可以達(dá)到較大規(guī)模的生產(chǎn)，如甲醇，可以由煤或天然氣制得，工藝十分成熟，可以實(shí)現(xiàn)上百萬噸級(jí)的生產(chǎn)規(guī)模。由于含氧化合物來源的廣泛性，再加上轉(zhuǎn)化生成低碳烯烴工藝的經(jīng)濟(jì)性，所以由含氧化合物轉(zhuǎn)化制烯烴(OTO)的工藝，特別是由甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴(MTO)的工藝受到越來越多的重視。US4499327專利中對(duì)磷酸硅鋁分子篩催化劑應(yīng)用于甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴工藝進(jìn)行了詳細(xì)研究，認(rèn)為SAP0-34是MTO工藝的首選催化劑。SAP0-34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(zhuǎn)化為低碳烯烴的反應(yīng)時(shí)間達(dá)到小于10秒的程度，更甚至達(dá)到提升管的反應(yīng)時(shí)間范圍內(nèi)。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(jì)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。但該方法存在低碳烯烴收率較低的問題。CN1723^52中公布了帶有中央催化劑回路的多級(jí)提升管反應(yīng)裝置用于氧化物轉(zhuǎn)化為低碳烯烴工藝，該套裝置包括多個(gè)提升管反應(yīng)器、氣固分離區(qū)、多個(gè)偏移元件等，每個(gè)提升管反應(yīng)器各自具有注入催化劑的端口，匯集到設(shè)置的分離區(qū)，將催化劑與產(chǎn)品氣分開。但該方法存在低碳烯烴收率較低的問題?？焖倭骰卜磻?yīng)器已被證明是甲醇制烯烴工藝的最佳選擇，為補(bǔ)充反應(yīng)區(qū)內(nèi)催化劑的藏量，需要將待生催化劑返回反應(yīng)區(qū)，而再生催化劑也返回反應(yīng)區(qū)，這就直接帶來了待生催化劑和再生催化劑的反應(yīng)區(qū)下部的混合問題，混合不均勻?qū)?dǎo)致積碳分布和溫度分布較大，反應(yīng)行為出現(xiàn)差別，直接引起低碳烯烴收率的降低?，F(xiàn)有技術(shù)沒有很好的解決該問題。本發(fā)明有針對(duì)性的解決了該問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中低碳烯烴收率較低的問題，提供一種新的甲醇制烯烴反應(yīng)-再生系統(tǒng)中再生催化劑返回反應(yīng)器的方法。該方法用于低碳烯烴的生產(chǎn)中，具有低碳烯烴收率較高的優(yōu)點(diǎn)。為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種甲醇制烯烴反應(yīng)-再生系統(tǒng)中再生催化劑返回反應(yīng)器的方法，包括再生催化劑進(jìn)入預(yù)混合區(qū)與待生催化劑混合，所述預(yù)混合區(qū)設(shè)在催化劑從汽提區(qū)返回反應(yīng)區(qū)的輸送管路上，在預(yù)混合區(qū)內(nèi)混合后的催化劑進(jìn)入快速流化床反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)，與主要為甲醇的原料接觸，生成包括低碳烯烴的產(chǎn)品。上述技術(shù)方案中，所述硅鋁磷分子篩選自SAP0-18、SAP0-34中的至少一種，優(yōu)選方案為SAP0-34 ；所述預(yù)混合區(qū)的流化介質(zhì)為水蒸氣；所述汽提區(qū)的汽提介質(zhì)為水蒸氣；所述快速流化床反應(yīng)區(qū)內(nèi)的氣相線速為0. 9 2. 0米/秒；所述再生催化劑平均積碳量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 01 2. 5%;預(yù)混合區(qū)混合后的催化劑平均積碳量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1. 5 4. 0%;所述預(yù)混合區(qū)內(nèi)設(shè)置換熱管，與水換熱后發(fā)生蒸汽；所述催化劑從汽提區(qū)返回反應(yīng)區(qū)的輸送管路至少為一個(gè)，每條輸送管路設(shè)置一個(gè)預(yù)混合區(qū)；所述反應(yīng)區(qū)出口設(shè)置氣固快速分離設(shè)備； 所述在預(yù)混合區(qū)內(nèi)混合后的催化劑進(jìn)入快速流化床反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)的下部。甲醇制烯烴工藝中反應(yīng)器優(yōu)選采用快速流化床，為保證反應(yīng)區(qū)內(nèi)催化劑的藏量， 需要將待生催化劑返回反應(yīng)區(qū)下部，而現(xiàn)有技術(shù)中再生催化劑一般也直接返回反應(yīng)區(qū)下部，這就直接帶來了待生催化劑和再生催化劑在反應(yīng)區(qū)下部的混合問題。混合不均勻?qū)?dǎo)致甲醇不同的反應(yīng)行為，比如說，甲醇接觸到高溫、低積碳的催化劑可能會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)， 生成不需要的副產(chǎn)物，直接導(dǎo)致低碳烯烴收率的降低。采用本發(fā)明的方法，在待生催化劑返回反應(yīng)區(qū)的管路上設(shè)置預(yù)混合區(qū)，將再生催化劑導(dǎo)入該預(yù)混合區(qū)，保證待生催化劑和再生催化劑的充分混合，然后再進(jìn)入反應(yīng)區(qū)，這就保證了甲醇進(jìn)料接觸到的催化劑的均勻程度最大化，大大降低了副產(chǎn)物的收率。另外，由于預(yù)混合區(qū)導(dǎo)入的是高溫的再生催化劑，使得待生催化劑溫度也提高，這樣可以使水蒸氣進(jìn)一步汽提出待生催化劑夾帶的未在汽提區(qū)汽提出來的反應(yīng)產(chǎn)物，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品收率。因此，采用本發(fā)明的方法，可以實(shí)現(xiàn)提高低碳烯烴收率的目的。采用本發(fā)明的技術(shù)方案所述硅鋁磷分子篩選自SAP0-18、SAP0-34中的至少一種；所述預(yù)混合區(qū)的流化介質(zhì)為水蒸氣；所述汽提區(qū)的汽提介質(zhì)為水蒸氣；所述快速流化床反應(yīng)區(qū)內(nèi)的氣相線速為0. 9 2. 0米/秒；所述再生催化劑平均積碳量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0. 01 2. 5% ；預(yù)混合區(qū)混合后的催化劑平均積碳量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1. 5 4. 0% ；所述預(yù)混合區(qū)內(nèi)設(shè)置換熱管，與水換熱后發(fā)生蒸汽；所述催化劑從汽提區(qū)返回反應(yīng)區(qū)的輸送管路至少為一個(gè)，每條輸送管路設(shè)置一個(gè)預(yù)混合區(qū)；所述反應(yīng)區(qū)出口設(shè)置氣固快速分離設(shè)備；所述在預(yù)混合區(qū)內(nèi)混合后的催化劑進(jìn)入快速流化床反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)的下部，低碳烯烴收率最高可達(dá)到82. 49 %重量，取得了較好的技術(shù)效果。


圖1為本發(fā)明所述方法的流程示意圖。圖1中，1為包括甲醇的原料熱進(jìn)料；2為反應(yīng)區(qū)；3為氣固快速分離設(shè)備；4為汽提區(qū)；5為待生催化劑去再生器；6為再生斜管；7為待生斜管；8為氣固旋風(fēng)分離器；9為沉降區(qū)；10為集氣室；11為產(chǎn)品出口管線；12為換熱管；13為預(yù)混合區(qū)；14為再生催化劑自再生器來；15為待生催化劑去預(yù)混合區(qū)管路；16為預(yù)混合區(qū)混合后催化劑返回反應(yīng)區(qū)管路；17為預(yù)混合區(qū)內(nèi)氣相物質(zhì)返回反應(yīng)器管線；18為預(yù)混合區(qū)流化介質(zhì)入口管線；19為快速流化床反應(yīng)器；20為汽提介質(zhì)入口管線。包括甲醇的原料在快速流化床反應(yīng)器19的反應(yīng)區(qū)2中與硅鋁磷分子篩催化劑接觸，生成包括低碳烯烴的產(chǎn)品，同時(shí)形成積碳催化劑，積碳催化劑經(jīng)汽提區(qū)4汽提后至少分為兩部分，一部分通過待生斜管7去再生器再生，一部分通過管路15進(jìn)入預(yù)混合區(qū)13，與從再生斜管6來的再生完成的再生催化劑混合，并與自換熱管12來的冷卻水換熱，經(jīng)過混合和換熱后的催化劑從預(yù)混合區(qū)13出來經(jīng)管路16返回反應(yīng)區(qū)2。下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述，但不僅限于本實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1在甲醇制烯烴快速流化床反應(yīng)-再生裝置中，反應(yīng)系統(tǒng)型式如圖1所示。催化劑采用SAP0-34，反應(yīng)器為快速流化床，反應(yīng)區(qū)內(nèi)的氣相線速為1. 25米/秒，反應(yīng)溫度為465°C， 反應(yīng)壓力以表壓計(jì)為0. OlMPa0待生催化劑在汽提區(qū)經(jīng)過水蒸氣汽提后，分為兩部分，一部分通過待生斜管去再生器再生，一部分進(jìn)入預(yù)混合區(qū)，與再生催化劑混合，再生催化劑積碳量為0. M%，混合后的催化劑積碳量為2. 37%。預(yù)混合區(qū)的流化介質(zhì)為水蒸氣，在預(yù)混合區(qū)設(shè)置換熱管，與冷卻水換熱，將混合催化劑的溫度降至478°C后返回反應(yīng)區(qū)，與甲醇原料接觸，甲醇進(jìn)料量為10千克/小時(shí)，生成的低碳烯烴產(chǎn)品和待生催化劑經(jīng)過氣固快速分離設(shè)備和旋風(fēng)分離器分離后，氣相產(chǎn)品去計(jì)量和分析系統(tǒng)，分離出的催化劑進(jìn)入汽提區(qū)，保持催化劑流動(dòng)控制的穩(wěn)定性，反應(yīng)器出口產(chǎn)物采用在線氣相色譜分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為低碳烯烴碳基收率為82.49% (重量)。實(shí)施例2按照實(shí)施例1所述的條件，反應(yīng)區(qū)內(nèi)的氣相線速為2. 0米/秒，反應(yīng)溫度為500°C。 再生催化劑積碳量為0.05%，混合后的催化劑積碳量為1.5%。保持催化劑流動(dòng)控制的穩(wěn)定性，反應(yīng)器出口產(chǎn)物采用在線氣相色譜分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為低碳烯烴碳基收率為80. 19%
(重量)。實(shí)施例3
按照實(shí)施例1所述的條件，反應(yīng)區(qū)內(nèi)的氣相線速為0. 9米/秒，反應(yīng)溫度為448°C。 再生催化劑積碳量為2. 5%，混合后的催化劑積碳量為3. 98%。保持催化劑流動(dòng)控制的穩(wěn)定性，反應(yīng)器出口產(chǎn)物采用在線氣相色譜分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為低碳烯烴碳基收率為78. 86%
(重量)。實(shí)施例4按照實(shí)施例1所述的條件，催化劑改為SAP0-18。保持催化劑流動(dòng)控制的穩(wěn)定性， 反應(yīng)器出口產(chǎn)物采用在線氣相色譜分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為低碳烯烴碳基收率為80. 24% (重
量)O比較例1按照實(shí)施例1所述的條件，不設(shè)置預(yù)混合區(qū)，再生催化劑直接返回反應(yīng)區(qū)，反應(yīng)溫度為472°C。保持催化劑流動(dòng)控制的穩(wěn)定性，反應(yīng)器出口產(chǎn)物采用在線氣相色譜分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為低碳烯烴碳基收率為80. 51% (重量)。
比較例2按照實(shí)施例2所述的條件，不設(shè)置預(yù)混合區(qū)，再生催化劑直接返回反應(yīng)區(qū)，反應(yīng)溫度為504°C。保持催化劑流動(dòng)控制的穩(wěn)定性，反應(yīng)器出口產(chǎn)物采用在線氣相色譜分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為低碳烯烴碳基收率為78. 97% (重量)。顯然，采用本發(fā)明的方法，可以達(dá)到提高低碳烯烴收率的目的，具有較大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可用于低碳烯烴的工業(yè)生產(chǎn)中。
權(quán)利要求
1.一種甲醇制烯烴反應(yīng)-再生系統(tǒng)中再生催化劑返回反應(yīng)器的方法，包括再生催化劑進(jìn)入預(yù)混合區(qū)與待生催化劑混合，所述預(yù)混合區(qū)設(shè)在催化劑從汽提區(qū)返回反應(yīng)區(qū)的輸送管路上，在預(yù)混合區(qū)內(nèi)混合后的催化劑進(jìn)入快速流化床反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)，與主要為甲醇的原料接觸，生成包括低碳烯烴的產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇制烯烴反應(yīng)-再生系統(tǒng)中再生催化劑返回反應(yīng)器的方法， 其特征在于所述硅鋁磷分子篩選自SAP0-18、SAP0-34中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述甲醇制烯烴反應(yīng)-再生系統(tǒng)中再生催化劑返回反應(yīng)器的方法， 其特征在于所述硅鋁磷分子篩選自SAP0-34。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇制烯烴反應(yīng)-再生系統(tǒng)中再生催化劑返回反應(yīng)器的方法， 其特征在于所述預(yù)混合區(qū)的流化介質(zhì)為水蒸氣；所述汽提區(qū)的汽提介質(zhì)為水蒸氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇制烯烴反應(yīng)-再生系統(tǒng)中再生催化劑返回反應(yīng)器的方法， 其特征在于所述快速流化床反應(yīng)區(qū)內(nèi)的氣相線速為0. 9 2. 0米/秒。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇制烯烴反應(yīng)-再生系統(tǒng)中再生催化劑返回反應(yīng)器的方法， 其特征在于所述再生催化劑平均積碳量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 01 2. 5% ；預(yù)混合區(qū)混合后的催化劑平均積碳量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1. 5 4. 0%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇制烯烴反應(yīng)-再生系統(tǒng)中再生催化劑返回反應(yīng)器的方法， 其特征在于所述預(yù)混合區(qū)內(nèi)設(shè)置換熱管，與水換熱后發(fā)生蒸汽。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇制烯烴反應(yīng)-再生系統(tǒng)中再生催化劑返回反應(yīng)器的方法， 其特征在于所述催化劑從汽提區(qū)返回反應(yīng)區(qū)的輸送管路至少為一個(gè)，每條輸送管路設(shè)置一個(gè)預(yù)混合區(qū)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇制烯烴反應(yīng)-再生系統(tǒng)中再生催化劑返回反應(yīng)器的方法， 其特征在于所述反應(yīng)區(qū)出口設(shè)置氣固快速分離設(shè)備。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇制烯烴反應(yīng)-再生系統(tǒng)中再生催化劑返回反應(yīng)器的方法， 其特征在于所述在預(yù)混合區(qū)內(nèi)混合后的催化劑進(jìn)入快速流化床反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)的下部。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種甲醇制烯烴反應(yīng)-再生系統(tǒng)中再生催化劑返回反應(yīng)器的方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中低碳烯烴收率較低的問題。本發(fā)明通過采用一種甲醇制烯烴反應(yīng)-再生系統(tǒng)中再生催化劑返回反應(yīng)器的方法，包括再生催化劑進(jìn)入預(yù)混合區(qū)與待生催化劑混合，所述預(yù)混合區(qū)設(shè)在催化劑從汽提區(qū)返回反應(yīng)區(qū)的輸送管路上，在預(yù)混合區(qū)內(nèi)混合后的催化劑進(jìn)入快速流化床反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)，與主要為甲醇的原料接觸，生成包括低碳烯烴的產(chǎn)品的技術(shù)方案較好地解決了上述問題，可用于低碳烯烴的工業(yè)生產(chǎn)中。
文檔編號(hào)C07C1/20GK102276393SQ20101019985
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月11日
發(fā)明者張惠明, 王洪濤, 鐘思青, 齊國禎 申請(qǐng)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