CN102372569B - 甲醇制备低碳烯烃的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种甲醇制备低碳烯烃的方法，主要解决现有技术中低碳烯烃收率较低的问题。本发明通过采用一种甲醇制备低碳烯烃的方法，主要包括以下步骤：(1)提供一种反应装置，包括反应区、沉降区、汽提区、进料分布区，所述进料分布区内嵌于反应区内，通过环形隔板与反应区隔开，进料分布区的高度为1/5～4/5反应区高度，环形隔板与反应区内壁的间距均等且与反应区直径的比例为0.05～0.2∶1，环形隔板轴向方向上开有至少两个原料出口，环形隔板底部开有至少一个原料出口；(2)主要为甲醇的原料进入所述进料分布区，从所述进料分布区的环形隔板的所述原料出口进入反应区，与催化剂接触，生成包括低碳烯烃的产品的技术方案较好地解决了上述问题，可用于低碳烯烃的工业生产中。

Description

甲醇制备低碳烯烃的方法
技术领域
本发明涉及一种甲醇制备低碳烯烃的方法。
技术背景
低碳烯烃，即乙烯和丙烯，是两种重要的基础化工原料，其需求量在不断增加。一般地，乙烯、丙烯是通过石油路线来生产，但由于石油资源有限的供应量及较高的价格，由石油资源生产乙烯、丙烯的成本不断增加。近年来，人们开始大力发展替代原料转化制乙烯、丙烯的技术。其中，一类重要的用于低碳烯烃生产的替代原料是含氧化合物，例如醇类(甲醇、乙醇)、醚类(二甲醚、甲乙醚)、酯类(碳酸二甲酯、甲酸甲酯)等，这些含氧化合物可以通过煤、天然气、生物质等能源转化而来。某些含氧化合物已经可以达到较大规模的生产，如甲醇，可以由煤或天然气制得，工艺十分成熟，可以实现上百万吨级的生产规模。由于含氧化合物来源的广泛性，再加上转化生成低碳烯烃工艺的经济性，所以由含氧化合物转化制烯烃(OTO)的工艺，特别是由甲醇转化制烯烃(MTO)的工艺受到越来越多的重视。
US4499327专利中对磷酸硅铝分子筛催化剂应用于甲醇转化制烯烃工艺进行了详细研究，认为SAPO-34是MTO工艺的首选催化剂。SAPO-34催化剂具有很高的低碳烯烃选择性，而且活性也较高，可使甲醇转化为低碳烯烃的反应时间达到小于10秒的程度，更甚至达到提升管的反应时间范围内。
US6166282中公布了一种甲醇转化为低碳烯烃的技术和反应器，采用快速流化床反应器，气相在气速较低的密相反应区反应完成后，上升到内径急速变小的快分区后，采用特殊的气固分离设备初步分离出大部分的夹带催化剂。由于反应后产物气与催化剂快速分离，有效的防止了二次反应的发生。经模拟计算，与传统的鼓泡流化床反应器相比，该快速流化床反应器内径及催化剂所需藏量均大大减少。但该方法存在低碳烯烃收率较低的问题。
CN1723262中公布了带有中央催化剂回路的多级提升管反应装置用于氧化物转化为低碳烯烃工艺，该套装置包括多个提升管反应器、气固分离区、多个偏移元件等，每个提升管反应器各自具有注入催化剂的端口，汇集到设置的分离区，将催化剂与产品气分开。该方法同样存在低碳烯烃收率较低的问题。
现有技术均存在低碳烯烃收率较低的问题，本发明有针对性的解决了该问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的低碳烯烃收率较低的问题，提供一种新的甲醇制备低碳烯烃的方法。该方法用于低碳烯烃的生产中，具有低碳烯烃收率较高的优点。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种甲醇制备低碳烯烃的方法，主要包括以下步骤：(1)提供一种反应装置，包括反应区、沉降区、汽提区、进料分布区，所述进料分布区内嵌于反应区内，通过环形隔板与反应区隔开，进料分布区的高度为1/5～4/5反应区高度，环形隔板与反应区内壁的间距均等且与反应区直径的比例为0.05～0.2∶1，环形隔板轴向方向上开有至少两个原料出口，环形隔板底部开有至少一个原料出口；(2)主要为甲醇的原料进入所述进料分布区，从所述进料分布区的环形隔板的所述原料出口进入反应区，与催化剂接触，生成包括低碳烯烃的产品。
上述技术方案中，所述催化剂选自SAPO-34；所述环形隔板轴向方向上开有至少四个原料出口，优选方案为至少八个原料出口，更优选方案为至少十二个原料出口；环形隔板底部开有至少四个原料出口；所述反应区内反应条件为：反应温度为400～500℃，反应压力以表压计为0.01～0.3MPa，气相线速为1.0～3.0米/秒；所述甲醇经加热至150～300℃后进入进料分布区。
本发明所述的环形挡板将进料分布区和反应区在高度为1/5～4/5反应区高度的空间分为两个区域，原料在进入反应区和催化剂接触前，先进入进料分布区，将甲醇原料在隔开的多个进料口送入反应区内，不但降低了甲醇分压，而且减少了反应区器壁出的返混，有效提高了低碳烯烃的选择性。另外，在未设置进料分布区的反应区域内，可以保证甲醇的高转化率，从而达到提高低碳烯烃收率的目的。
采用本发明的技术方案：所述催化剂选自SAPO-34；所述环形隔板轴向方向上开有至少四个原料出口，环形隔板底部开有至少四个原料出口；所述反应区内反应条件为：反应温度为400～500℃，反应压力以表压计为0.01～0.3MPa，气相线速为1.0～3.0米/秒；所述甲醇经加热至150～300℃后进入进料分布区，低碳烯烃碳基收率达到82.79％(重量)，比现有技术的低碳烯烃碳基收率高出约2个百分点，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1为本发明所述方法的流程示意图。
图2为图1中的A-B剖视图。
图1中，1为甲醇进料管线；2为反应区；3为气固快速分离设备；4为二密床；5为催化剂循环管；6为汽提区；7为换热器；8为气固旋风分离器；9为沉降区；10为集气室；11为产品气出口管线；12为汽提区流化介质进料；13为再生斜管；14为汽提物质返回反应器管线；15为待生斜管；16为二密床流化介质进料；17为原料出口；18为进料分布区；19为环形隔板。
甲醇从进料管线1进入进料分布区18，从环形隔板19上的多个原料出口17进入反应区2中，与催化剂接触，生成包括低碳烯烃的产品，进入气固快速分离设备3中，分离出的气相产品经过旋风分离器8再次分离后经管线11进入分离工段，旋风分离器分出的待生催化剂，一部分经过待生斜管15去再生器再生，一部分经过催化剂循环管5返回反应区2。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
具体实施方式
【实施例1】
在如图1所示的反应装置上，催化剂采用SAPO-34，纯甲醇进料，甲醇经加热至152℃后进入进料分布区，进料分布区内嵌于反应区内，通过环形隔板与反应区隔开，进料分布区的高度为3/5反应区高度，环形隔板与反应区内壁的间距均等且与反应区直径的比例为0.1∶1，环形隔板轴向方向上开有四个原料出口，环形隔板底部开有四个原料出口，反应区反应条件为：反应温度为470℃，反应压力以表压计为0.1MPa，气相线速为1.25米/秒，反应产品采用气相色谱分析，反应器出口的低碳烯烃碳基收率为81.18％(重量)。
【实施例2】
按照实施例1所述的条件和步骤，甲醇经加热至300℃后进入进料分布区，进料分布区内嵌于反应区内，通过环形隔板与反应区隔开，进料分布区的高度为4/5反应区高度，环形隔板与反应区内壁的间距均等且与反应区直径的比例为0.2∶1，环形隔板轴向方向上开有四个原料出口，环形隔板底部开有一个原料出口，反应区反应条件为：反应温度为500℃，反应压力以表压计为0.1MPa，气相线速为1.5米/秒，反应产品采用气相色谱分析，反应器出口的低碳烯烃碳基收率为81.77％(重量)。
【实施例3】
按照实施例1所述的条件和步骤，甲醇经加热至184℃后进入进料分布区，进料分布区内嵌于反应区内，通过环形隔板与反应区隔开，进料分布区的高度为1/5反应区高度，环形隔板与反应区内壁的间距均等且与反应区直径的比例为0.01∶1，环形隔板轴向方向上开有两个原料出口，环形隔板底部开有两个原料出口，反应区反应条件为：反应温度为482℃，反应压力以表压计为0.1MPa，气相线速为1.43米/秒，反应产品采用气相色谱分析，反应器出口的低碳烯烃碳基收率为80.89％(重量)。
【实施例4】
按照实施例1所述的条件和步骤，甲醇经加热至180℃后进入进料分布区，进料分布区内嵌于反应区内，通过环形隔板与反应区隔开，进料分布区的高度为4/5反应区高度，环形隔板与反应区内壁的间距均等且与反应区直径的比例为0.1∶1，环形隔板轴向方向上开有八个原料出口，环形隔板底部开有四个原料出口，反应区反应条件为：反应温度为467℃，反应压力以表压计为0.1MPa，气相线速为1.26米/秒，反应产品采用气相色谱分析，反应器出口的低碳烯烃碳基收率为82.28％(重量)。
【实施例5】
按照实施例4所述的条件和步骤，只是改变环形隔板轴向方向上开有十二个原料出口，反应器出口的低碳烯烃碳基收率为82.79％(重量)。
【实施例6】
按照实施例5所述的条件和步骤，只是改变反应温度为500℃，反应压力以表压计为0.01MPa，气相线速为3.0米/秒，反应产品采用气相色谱分析，反应器出口的低碳烯烃碳基收率为80.23％(重量)。
【实施例7】
按照实施例5所述的条件和步骤，只是改变反应温度为400℃，反应压力以表压计为0.3MPa，气相线速为1.0米/秒，反应产品采用气相色谱分析，反应器出口的低碳烯烃碳基收率为78.68％(重量)。
【比较例1】
按照实施例4所述的条件和步骤，只是不设置进料分布区，甲醇原料经加热至180℃后通过分布板从反应区底部直接进入反应区，反应器出口的低碳烯烃碳基收率为80.74％(重量)。
显然，采用本发明的方法，可以达到提高低碳烯烃收率的目的，具有较大的技术优势，可用于低碳烯烃的工业生产中。

Claims (1)

1.一种甲醇制备低碳烯烃的方法，反应装置中(1)为甲醇进料管线；(2)为反应区；(3)为气固快速分离设备；(4)为二密床；(5)为催化剂循环管；(6)为汽提区；(7)为换热器；(8)为气固旋风分离器；(9)为沉降区；(10)为集气室；(11)为产品气出口管线；(12)为汽提区流化介质进料；(13)为再生斜管；(14)为汽提物质返回反应器管线；(15)为待生斜管；(16)为二密床流化介质进料；(17)为原料出口；(18)为进料分布区；(19)为环形隔板；甲醇从进料管线(1)进入进料分布区(18)，从环形隔板(19)上的多个原料出口(17)进入反应区(2)中，与催化剂接触，生成包括低碳烯烃的产品，进入气固快速分离设备(3)中，分离出的气相产品经过旋风分离器(8)再次分离后经管线(11)进入分离工段，旋风分离器分出的待生催化剂，一部分经过待生斜管(15)去再生器再生，一部分经过催化剂循环管(5)返回反应区(2)；
催化剂采用SAPO-34，纯甲醇进料，甲醇经加热至180℃后进入进料分布区，进料分布区内嵌于反应区内，通过环形隔板与反应区隔开，进料分布区的高度为4／5反应区高度，环形隔板与反应区内壁的间距均等且与反应区直径的比例为0.1∶1，环形隔板轴向方向上开有十二个原料出口，环形隔板底部开有四个原料出口，反应区反应条件为：反应温度为467℃，反应压力以表压计为0.1MPa，气相线速为1.26米／秒，反应产品采用气相色谱分析，反应器出口的低碳烯烃碳基收率为82.79％(重量)。
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