專利名稱：甲醇轉化為低碳烯烴的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種甲醇轉化為低碳烯烴的方法。
背景技術：
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(fā)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(guī)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(xiàn)上百萬噸級的生產規(guī)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(qū)反應完成后，上升到內徑急速變小的快分區(qū)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(fā)生。經模擬計算，與傳統(tǒng)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(qū)、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(qū)，將催化劑與產品氣分開。該方法中低碳烯烴碳基收率一般在75 80%之間，同樣存在低碳烯烴收率較低的問題?，F(xiàn)有技術均存在低碳烯烴收率較低的問題，本發(fā)明有針對性的解決了該問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是現(xiàn)有技術中存在的低碳烯烴收率較低的問題，提供一種新的甲醇轉化為低碳烯烴的方法。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(yōu)點。為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術方案如下一種甲醇轉化為低碳烯烴的方法，主要包括以下步驟(1)主要為甲醇的原料進入流化床反應器反應區(qū)，與催化劑接觸，生成包括低碳烯烴的產品，同時形成待生催化劑；( 所述待生催化劑經汽提后一部分返回反應區(qū)，一部分進入再生器再生，形成再生催化劑；C3)所述再生催化劑經再生斜管進入進口端位于反應區(qū)下部、出口端位于反應區(qū)內部的再生催化劑提升管，與提升介質接觸，將再生催化劑提升至反應區(qū)內，再生催化劑從所述提升管沿軸向方向上隔開的至少兩個催化劑出口中進入原料進料分布板上方的反應區(qū)內。上述技術方案中，所述催化劑選自SAP0-34 ；所述再生催化劑從所述提升管沿軸向方向上隔開的至少四個催化劑出口中進入原料進料分布板上方的反應區(qū)內，優(yōu)選方案為八個催化劑出口 ；所述提升介質為水蒸氣、碳四以上烴、乙烯中的至少一種；所述反應區(qū)內反應條件為反應溫度為400 500°C，反應壓力以表壓計為0. 01 0. 3MPa,氣相線速為10 3.0米/秒；所述甲醇經加熱至150 300°C后進入進料分布區(qū)；所述待生催化劑經汽提后50 80%返回反應區(qū)，20 50%進入再生器再生。對于氣相線速在1 3米/秒的傳統(tǒng)快速流化床反應器來說，反應區(qū)底部存在待生催化劑和再生催化劑的混合是否均勻的問題，如果溫度和積碳量均不同的兩種催化劑混合不均勻，將大大降低甲醇轉化為低碳烯烴的產率。采用本發(fā)明所述的方法，將再生催化劑導入再生催化劑提升管中，該提升管出口端位于反應區(qū)內部，可將再生催化劑在提升介質的提升下在軸向隔開的多個位置上分布在反應區(qū)內，在保證高低碳烯烴選擇性的前提下，有效保證高的甲醇轉化率，達到提高低碳烯烴收率的目的。另外，在再生催化劑提升管中可以采用碳四以上烴或乙烯作為提升介質，在提升再生催化劑的同時增產低碳烯烴，有效提高了低碳烯烴收率。采用本發(fā)明的技術方案所述催化劑選自SAP0-34 ；所述再生催化劑從所述提升管沿軸向方向上隔開的至少四個催化劑出口中進入原料進料分布板上方的反應區(qū)內；所述提升介質為水蒸氣、碳四以上烴、乙烯中的至少一種；所述反應區(qū)內反應條件為反應溫度為400 500°C，反應壓力以表壓計為0. 01 0. 3MPa，氣相線速為1. 0 3. 0米/秒；所述甲醇經加熱至150 300°C后進入進料分布區(qū)；所述待生催化劑經汽提后50 80%返回反應區(qū)，20 50%進入再生器再生，低碳烯烴碳基收率達到85. 92% (重量)，比現(xiàn)有技術的低碳烯烴碳基收率至少高6%以上，取得了較好的技術效果。


圖1為本發(fā)明所述方法的流程示意圖；圖2為圖1中的A-B剖視圖。圖1中，1為甲醇進料管線；2為反應區(qū)；3為氣固快速分離設備；4為待生斜管；5為汽提區(qū)；6為再生斜管；7為再生催化劑提升管；8為氣固旋風分離器；9為沉降區(qū)；10為集氣室；11為產品氣出口管線；12為提升介質進料；13為再生催化劑出口 ；14為外取熱器；15為外取熱器催化劑下斜管；16為外取熱器流化介質進料；17為外取熱器；18為外取熱器流化介質進料；19為取熱盤管；20為外取熱器氣相物質返回反應器管線；21為外取熱器氣相物質返回反應器管線；22為汽提區(qū)流化介質進料管線；23為外取熱器催化劑下斜管為取熱盤管。甲醇從進料管線1進入反應區(qū)2，與催化劑接觸，生成包括低碳烯烴的產品，進入氣固快速分離設備3中，分離出的氣相產品經過旋風分離器8再次分離后經管線11進入分離工段，旋風分離器分出的待生催化劑，一部分經過待生斜管4去再生器再生，一部分經過外取熱器14和17返回反應區(qū)2，再生催化劑經再生斜管6進入再生催化劑提升管7中，與自管線12來的提升介質接觸，將再生催化劑提升至反應區(qū)2內部。下面通過實施例對本發(fā)明作進一步的闡述，但不僅限于本實施例。
具體實施例方式實施例1在如圖1所示的反應裝置上，催化劑采用SAP0-34，純甲醇進料，甲醇經加熱至180°C后進入反應區(qū)，氣相產品經過旋風分離器分離后進入分離工段，旋風分離器分出的待生催化劑，30%經過待生斜管去再生器再生，70%返回反應區(qū)，再生催化劑經再生斜管進入再生催化劑提升管中，與提升介質接觸，將再生催化劑提升至反應區(qū)內部，再生催化劑提升管催化劑出口為四個，位于甲醇進料分布板向上1/2反應區(qū)高度處，四個催化劑出口方位設置如圖2所示，提升介質為水蒸氣，反應區(qū)反應條件為 反應溫度為470 V，反應壓力以表壓計為0. IMPa，氣相線速為1.25米/秒，反應產品采用氣相色譜分析，反應器出口的低碳烯烴碳基收率為82. 17% (重量)。實施例2按照實施例1所述的條件和步驟，甲醇經加熱至150°C后進入反應區(qū)，待生催化劑的20%經過待生斜管去再生器再生，80%返回反應區(qū)，再生催化劑提升管催化劑出口為兩個，位于甲醇進料分布板向上1/2反應區(qū)高度處，兩個催化劑出口水平方向夾角180°C，提升介質為水蒸氣，反應區(qū)反應條件為反應溫度為400°C，反應壓力以表壓計為O.OlMPa，氣相線速為2. 1米/秒，反應產品采用氣相色譜分析，反應器出口的低碳烯烴碳基收率為80. 04% (重量)。實施例3按照實施例1所述的條件和步驟，甲醇經加熱至300°C后進入反應區(qū)，待生催化劑的50%經過待生斜管去再生器再生，50%返回反應區(qū)，再生催化劑提升管催化劑出口為八個，其中四個位于甲醇進料分布板向上1/2反應區(qū)高度處，四個位于甲醇進料分布板向上3/4反應區(qū)高度處，每四個催化劑出口方位設置如圖2所示，提升介質為碳四以上烴和水蒸氣，水蒸氣與碳四以上烴的質量比為0.2 1，碳四以上烴中的碳四烯烴質量分數(shù)為88%，反應區(qū)反應條件為反應溫度為500°C，反應壓力以表壓計為0. OlMPa,氣相線速為3. 0米/秒，反應產品采用氣相色譜分析，反應器出口的低碳烯烴碳基收率為85. 92% (重量)。實施例4按照實施例1所述的條件和步驟，甲醇經加熱至210°C后進入反應區(qū)，待生催化劑的50%經過待生斜管去再生器再生，50%返回反應區(qū)，再生催化劑提升管催化劑出口為八個，其中四個位于甲醇進料分布板向上1/2反應區(qū)高度處，四個位于甲醇進料分布板向上3/4反應區(qū)高度處，每四個催化劑出口方位設置如圖2所示，提升介質為碳四以上烴和乙烯，乙烯與碳四以上烴的質量比為0.3 1，碳四以上烴中的碳四烯烴質量分數(shù)為88%，反應區(qū)反應條件為反應溫度為500°C，反應壓力以表壓計為0. 3MPa,氣相線速為1. 0米/秒，反應產品采用氣相色譜分析，反應器出口的低碳烯烴碳基收率為83. 69% (重量)。實施例5按照實施例1所述的條件和步驟，甲醇經加熱至210°C后進入反應區(qū)，待生催化劑的30%經過待生斜管去再生器再生，70%返回反應區(qū)，再生催化劑提升管催化劑出口為九個，其中四個位于甲醇進料分布板向上1/2反應區(qū)高度處，四個位于甲醇進料分布板向上3/4反應區(qū)高度處，每四個催化劑出口方位設置如圖2所示，另外一個位于提升管頂部中心位置，提升介質為乙烯和水蒸氣，乙烯與水蒸氣的質量比為4 1，反應區(qū)反應條件為反應溫度為500°C，反應壓力以表壓計為0. IMPa,氣相線速為1. 6米/秒，反應產品采用氣相色譜分析，反應器出口的低碳烯烴碳基收率為84. 38% (重量)。比較例1按照實施例3所述的條件和步驟，只是再生催化劑直接通過再生斜管返回反應區(qū)底部，反應器出口的低碳烯烴碳基收率為80. 52% (重量)。顯然，采用本發(fā)明的方法，可以達到提高低碳烯烴收率的目的，具有較大的技術優(yōu)勢，可用于低碳烯烴的工業(yè)生產中。
權利要求
1.一種甲醇轉化為低碳烯烴的方法，主要包括以下步驟(1)主要為甲醇的原料進入流化床反應器反應區(qū)，與催化劑接觸，生成包括低碳烯烴的產品，同時形成待生催化劑；(2)所述待生催化劑經汽提后一部分返回反應區(qū)，一部分進入再生器再生，形成再生催化劑；(3)所述再生催化劑經再生斜管進入進口端位于反應區(qū)下部、出口端位于反應區(qū)內部的再生催化劑提升管，與提升介質接觸，將再生催化劑提升至反應區(qū)內，再生催化劑從所述提升管沿軸向方向上隔開的至少兩個催化劑出口中進入原料進料分布板上方的反應區(qū)內。
2.根據(jù)權利要求1所述甲醇轉化為低碳烯烴的方法，其特征在于所述催化劑選自SAP0-34o
3.根據(jù)權利要求1所述甲醇轉化為低碳烯烴的方法，其特征在于所述再生催化劑從所述提升管沿軸向方向上隔開的至少四個催化劑出口中進入原料進料分布板上方的反應區(qū)內。
4.根據(jù)權利要求3所述甲醇轉化為低碳烯烴的方法，其特征在于所述再生催化劑從所述提升管沿軸向方向上隔開的至少八個催化劑出口中進入原料進料分布板上方的反應區(qū)內。
5.根據(jù)權利要求1所述甲醇轉化為低碳烯烴的方法，其特征在于所述提升介質為水蒸氣、碳四以上烴、乙烯中的至少一種。
6.根據(jù)權利要求1所述甲醇轉化為低碳烯烴的方法，其特征在于所述反應區(qū)內反應條件為反應溫度為400 500°C，反應壓力以表壓計為0.01 0. 3MPa，氣相線速為1. 0 3. 0米/秒。
7.根據(jù)權利要求1所述甲醇轉化為低碳烯烴的方法，其特征在于所述甲醇經加熱至150 300°C后進入進料分布區(qū)。
8.根據(jù)權利要求1所述甲醇轉化為低碳烯烴的方法，其特征在于所述待生催化劑經汽提后50 80%返回反應區(qū)，20 50%進入再生器再生。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種甲醇轉化為低碳烯烴的方法，主要解決現(xiàn)有技術中低碳烯烴收率較低的問題。本發(fā)明通過采用一種甲醇轉化為低碳烯烴的方法，主要包括以下步驟(1)主要為甲醇的原料進入反應區(qū)，與催化劑接觸，生成包括低碳烯烴的產品，同時形成待生催化劑；(2)待生催化劑經汽提后一部分返回反應區(qū)，一部分進入再生器再生，形成再生催化劑；(3)再生催化劑進入進口端位于反應區(qū)下部、出口端位于反應區(qū)內部的再生催化劑提升管，將再生催化劑提升至反應區(qū)內，再生催化劑從所述提升管沿軸向方向上隔開的至少兩個催化劑出口中進入原料進料分布板上方的反應區(qū)內的技術方案較好地解決了上述問題，可用于低碳烯烴的工業(yè)生產中。
文檔編號C07C11/06GK102372540SQ201010262008
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月23日 優(yōu)先權日2010年8月23日
發(fā)明者楊遠飛, 王華文, 鐘思青, 齊國禎 申請人: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