CN102285855A - 一种由二甲醚或二甲醚与甲醇的混合物制备低碳烯烃的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二甲醚或二甲醚与甲醇的混合物转化制备低碳烯烃的方法，是以二甲醚或者二甲醚与甲醇混合物为原料，以SAPO型分子筛为催化剂，原料通过反应装置与催化剂在一定的温度及压力下接触反应生成含乙烯、丙烯的流出物，其中反应装置主要包括反应区和气固分离区，原料自进料管线进入原料加热器中，经加热后的原料进入反应区。本发明的产生，不仅使工艺要求简单，生产过程容易操作控制，节约投资成本，并且市场原料供应充足，具有良好的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备低碳烯烃的方法，更具体地说是涉及一种由二甲醚或二甲醚与甲醇的混合物制备低碳烯烃的方法。
背景技术
低碳烯烃中的乙烯、丙烯是两种需求量特别大的基本有机化工原料，目前制取乙烯、丙烯等低碳烯烃的途径主要经由石油裂解反应过程。随着石油资源的逐渐匮乏，发展由煤或天然气等非石油资源的技术路线制备低碳烯烃越来越引起国内外的重视，其中甲醇转化制取低碳烯烃气体的方法(DMTO工艺)得到长足的发展，显示出巨大的商业应用前景。
目前，甲醇转化制取低碳烯烃气体的工艺(DMTO工艺)，即以甲醇为原料经进一步催化反应转化为混合低碳烯烃的技术达到了工业实施的要求。在甲醇制烯烃反应过程中生成二甲醚已得到科学证实。甲醇制取低碳烯烃过程是一个强放热反应，因反应剧烈而导致催化剂积碳失活速度很快，因此，DMTO技术一般均使用流化床反应器，以实现催化剂的连续再生。而且由于反应热的问题，在实际操作时常在原料中加入大量的水作为稀释剂或热载体。大量的水在工艺过程中气化、冷凝，大大地增加了工艺过程中的能耗，并降低了目标产物的时空收率。
并且，由于在DMTO工艺中，甲醇制烯烃的过程不可见，在反应器内甲醇与二甲醚的浓度比不可控制，造成反应器内催化剂平均活性水平不好保证，积炭偏高，产品中低碳烯烃收率较低，并且，由于甲醇产地受地域性影响严重，所以以单一甲醇为原料的工艺不适宜大面积广范围的推广。
与此同时，目前国内的二甲醚厂家越来越多，二甲醚的产量逐年增加，但是由于一些国家政策的出台，市场需求的限制，二甲醚的出路很少，许多厂家减量生产甚至亏本经营，浪费很多国家资源。本发明的产生，不仅使工艺要求简单，生产过程容易操作控制，节约投资成本，并且市场原料供应充足，具有良好的经济效益和社会效益。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种适用于工业化采用的以二甲醚或二甲醚与甲醇的混合物为原料制取低碳烯烃的方法。
本发明的技术方案如下：一种以二甲醚或二甲醚与甲醇的混合物转化制备低碳烯烃的方法，是以二甲醚或者二甲醚与甲醇混合物为原料，以SAPO型分子筛为催化剂，原料通过反应装置与催化剂在一定的的温度及压力下接触反应生成含乙烯、丙烯的流出物，其中反应装置主要包括反应区2和气固分离区3，原料自进料管线1进入原料加热器7中，经加热后的原料进入反应区2，与催化剂接触并反应生成含有乙烯、丙烯的产品物流，产品物流与携带的催化剂在气固快速分离区3和气固旋风分离器4中分离，产品物流经过出口管线5进入后续的气体分离工段，与产品物流分离的催化剂经气提后分为两部分，一部分通过催化剂待生斜管8进入再生器再生，烧掉积炭后由再生斜管10返回反应区；第二部分通过催化剂外循环管线9返回反应区2的下部，混合后得到反应所需的催化剂，与原料接触继续反应。
上述技术方案中，原料进料重时空速为5-22/小时，最佳优选范围为9-12/小时；
上述技术方案中，原料经加热器加热的温度为120-250℃；
上述技术方案中，所述的原料与催化剂接触反应的温度为350-550℃，优选范围为430-500℃；
上述技术方案中，所述的原料与催化剂接触反应的反应器内压力为0.1-1MPa，优选范围为0.25MPa。
二甲醚或二甲醚与甲醇混合物生成轻质烯烃属于放热反应，放热量一般在25-40千焦/摩尔之间，再加上从再生器来的再生催化剂温度较高，也将部分热量带入了反应区，因此现有技术一般设置外取热器带走多余热量，以保持反应所需的温度。但是此方法增加了催化剂温度的变化和催化剂输送的管路，必然会增大催化剂磨损，从而导致催化剂跑损增多。本发明人经研究发现，二甲醚或甲醇在生成烯烃的过程中放出的热量和再生催化剂带入的热量之和并不大，如果二甲醚采用较低温度进料，所述热量之和也仅够将甲醇以及其他稀释介质加热到反应所需温度，因此无需设置取热系统。只需通过调整二甲醚进料温度即可实现反应区反应温度的调节。取热系统的取消，一反面降低了设备投资，另一方面避免了催化剂冷热状态的剧变，减少了催化剂与取热系统内阀门等设备的磨损，减少了催化剂跑损量，提高了工艺经济性。
附图说明
附图为本发明所述方案的流程示意图。
图中，1.反应器底部的进料管线；2.为流化床反应器的反应区3.反应区上部的气固快速分离区；4.旋风分离器；5.反应器出口；6.汽提部分；7.原料加热区；8.待生斜管；9.再生斜管。
下面通过一些实施例对本发明作进一步阐述，但不仅限于本实施例。
具体实施方式
由附图，流化床反应器主要包括反应区2和气固快速分离区3，原料自进料管线1进入加热器7中，经加热的原料进入反应区2，与催化剂接触并反应生成含有乙烯、丙烯的产品物流，产品物流与携带的催化剂在气固分离区3忽然旋风分离器4中分离，产品物流通过出口管线5进入后续的分离工段，与产品物流分流分离的催化剂经气提部分6后分为两部分；一部分经待生斜管8进入再生器再生，烧掉部分积碳后通过再生斜管9返回反应区。
下面通过一些实施例对本发明作进一步阐述，但不仅限于本实施例。
【实施例1～4】
在小型快速流化床反应装置中，反应器型式同图1.反应平均温度为500℃，纯二甲醚进料，进料温度为235℃，二甲醚重时空速为15/小时，反应压力为0.1MPa，催化剂类型见表1。保持催化剂流动性控制的稳定性，反应器出口产物采用在线气相色谱分析，实验结果见表1.
表1
| 参数 | 催化剂类型 | 轻质烯烃碳基收率％(重量) |
| 实施例1 | SAPO-11 | 31.23 |
| 实施例2 | SAPO-18 | 75.64 |
| 实施例3 | SAPO-34 | 79.24 |
| 实施例4 | SAPO-56 | 49.32 |
实施例【5～7】
按照实施3所述的条件，只是改变原料类型和原料重时空速，实验结果见表2.
表2
| 参数 | 原料类型 | 原料重时空速 | 轻质烯烃碳基收率％(重量) |
| 实施例5 | 二甲醚 | 6/小时 | 78.16 |
| 实施例6 | 二甲醚 | 20/小时 | 72.64 |
| 实施例7 | 二甲醚∶甲醇＝6∶1 | 15/小时 | 78.75 |
实施例【8-10】
按照实施3所述条件，只是改变原料加热温度，实验结果见表3
表3
| 参数 | 原料加热温度 | 轻质烯烃碳基收率％(重量) |
| 实施例8 | 120℃ | 72.34 |
| 实施例9 | 185℃ | 75.65 |
| 实施例10 | 235℃ | 79.16 |
Claims (5)
1.一种以二甲醚或二甲醚与甲醇的混合物转化制备低碳烯烃的方法，其特征在于：是以二甲醚或者二甲醚与甲醇混合物为原料，以SAPO型分子筛为催化剂，原料通过反应装置与催化剂在一定的的温度及压力下接触反应生成含乙烯、丙烯的流出物，其中反应装置主要包括反应区2和气固分离区3，原料自进料管线1进入原料加热器7中，经加热后的原料进入反应区2，与催化剂接触并反应生成含有乙烯、丙烯的产品物流，产品物流与携带的催化剂在气固快速分离区3和气固旋风分离器4中分离，产品物流经过出口管线5进入后续的气体分离工段，与产品物流分离的催化剂经气提后分为两部分，一部分通过催化剂待生斜管8进入再生器再生，烧掉积炭后由再生斜管10返回反应区；第二部分通过催化剂外循环管线9返回反应区2的下部，混合后得到反应所需的催化剂，与原料接触继续反应。
2.根据权利要求1所述的以二甲醚或二甲醚与甲醇的混合物转化制备低碳烯烃的方法，其特征在于：所述的原料进料重时空速为5-22/小时，优选范围为9-12/小时。
3.根据权利要求1所述的以二甲醚或二甲醚与甲醇的混合物转化制备低碳烯烃的方法，其特征在于：原料经加热器加热的温度为120-250℃。
4.根据权利要求1所述的以二甲醚或二甲醚与甲醇的混合物转化制备低碳烯烃的方法，其特征在于：所述的原料与催化剂接触反应的温度为350-550℃，优选范围为430-500℃。
5.根据权利要求1所述的以二甲醚或二甲醚与甲醇的混合物转化制备低碳烯烃的方法，其特征在于：所述的原料与催化剂接触反应的反应器内压力 为0.1-1MPa，优选范围为0.25MPa。
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