CN112876333B - 甲醇制烯烃耦合烯烃裂解的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种甲醇制烯烃耦合烯烃裂解的方法，所述方法包括开车阶段和运行阶段，所述运行阶段包括：(1)将含有甲醇的原料与甲醇制烯烃催化剂接触进行甲醇制烯烃反应，得到产品气和待生催化剂；(2)在含氧气体存在下，将所述待生催化剂进行再生反应，得到再生催化剂；以及将所述产品气进行分离，得到主要成分为C4‑C5烯烃的混合气；(3)将所述混合气、再生催化剂接触进行裂解反应，得到裂解气和半再生催化剂，并将所述半再生催化剂分为a股剂和b股剂；(4)将所述b股剂循环加入步骤(1)中所述甲醇制烯烃催化剂；将所述a股剂循环混入所述待生催化剂。本发明通过脱除MTO反应副产的C4⁺物流中的惰性组分，显著降低了驰放损失。

Description

甲醇制烯烃耦合烯烃裂解的方法和系统

技术领域

本发明涉及甲醇制烯烃技术领域，具体涉及甲醇制烯烃耦合烯烃裂解的方法和系统。

背景技术

甲醇制烯烃(Methanol to Olefins，MTO)技术在成功实现工业化后，迅速形成了产业规模。甲醇制烯烃再生催化剂在高温条件下进入反应器会引发副反应，降低目的产物的收率。通过将再生催化剂输送过程中与C4⁺接触，发生裂解反应，一方面可以增产乙烯、丙烯，另一方面还可以卸去其携带的多余热量，抑制MTO反应器稀相段的副反应。采用在再生催化剂输送过程中通入C4或C4⁺物流已成为常用的提升乙烯、丙烯收率、降低甲醇单耗的常用手段。但是，由于再生催化剂携带的热量有限，只能转化下游烯烃分离单元来的少部分C4⁺物流，这使得该提升手段的积极效果受到抑制。通过加大催化剂的循环量可以提高催化剂携带的热量，但更多的待生剂进入再生器会提高甲醇制烯烃反应的生焦率，降低总的乙烯、丙烯碳选择性。

另外，通过显著加大催化剂的循环量并对出裂解反应器的半再生催化剂进行分流，虽可以在满足裂解热量需求的同时避免对MTO反应器造成影响，但是对半再生催化剂进行分流会导致裂解反应过程中烯烃的单程转化率不高，只有30-50％。如要为了维持烯烃的总转化率，则需要维持大的循环量并驰放一部分的循环气以降低惰性组分的含量，而这会造成烯烃裂解原料气的浪费。

发明内容

本发明的目的是为了克服惰性气累积采取驰放措施而衍生的烯烃裂解原料气浪费的问题，提供一种甲醇制烯烃耦合烯烃裂解的方法和系统。

本发明的发明人发现，通过显著加大催化剂的循环量并对出裂解反应器的半再生催化剂进行分流，可以显著降低单位质量烯烃的甲醇单耗并避免对甲醇制烯烃反应器产生热冲击、降低目的产物选择行等负面影响。另外，作为烯烃裂解原料的混合C4⁺烃类中含有相当量的惰性组分，该惰性组分随着物料循环而累积。为了维持装置的稳定运行，需要驰放一部分的循环物料排出惰性气体，但这会造成烯烃裂解原料的浪费；如果要减少驰放造成的裂解原料浪费，需要提升惰性气在循环物料中的浓度，而这会造成循环物料流量显著加大并造成能耗增加，此外，该方案也衍生出大再生催化剂循环量催化裂解烯烃衍生的再生器移热设施正常运行阶段闲置以及为避免惰性气累积采取驰放措施而衍生的烯烃裂解原料气浪费的问题。基于上述问题，本发明的发明人在运行阶段，通过脱除MTO反应副产的C4⁺物流中的惰性组分，显著降低了驰放损失。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种甲醇制烯烃耦合烯烃裂解的方法，所述方法包括开车阶段和运行阶段，其中，所述运行阶段包括以下步骤：

(1)将含有甲醇的原料与甲醇制烯烃催化剂接触进行甲醇制烯烃反应，得到产品气和待生催化剂；

(2)在含氧气体存在下，将所述待生催化剂进行再生反应，得到再生催化剂；以及

将所述产品气进行分离，得到主要成分为C4-C5烯烃的混合气；

(3)将所述混合气、再生催化剂混合为混合物，接着将所述混合物进行裂解反应，得到裂解气和半再生催化剂，并将所述半再生催化剂分为a股剂和b股剂；

(4)将所述b股剂循环加入步骤(1)中所述甲醇制烯烃催化剂；将所述a股剂循环混入所述待生催化剂。

本发明第二方面提供一种甲醇制烯烃耦合烯烃裂解的系统，该系统包括：

甲醇制烯烃反应器，包括设置在内部的由下至上依次包括密密相床层、过渡段、稀相段以及设置在顶部的产品气出口，用于进行甲醇制烯烃反应，得到产品气和待生催化剂；

再生器，通过提升管与所述密相床层连通，用于对所述待生催化剂进行再生，得到再生催化剂；

裂解反应器，与所述再生器通过再生剂输送管连通，用于将所述再生催化剂与主要成分为C4-C5烯烃的混合气接触进行裂解反应，得到裂解气和半再生催化剂，所述主要成分为C4-C5烯烃的混合气经产品气分离得到；

所述裂解反应器的顶部与所述甲醇制烯烃反应器连通，用于将所述裂解气输送至所述甲醇制烯烃反应器；

所述裂解反应器的底部分别与所述密相床层和所述提升管连通，用于将所述半再生催化剂分别输送至所述密相床层和所述提升管。

通过上述技术方案，本发明通过脱除MTO反应副产的C4⁺物流中的惰性组分，显著降低了循环物料的驰放量以及因此造成的烯烃裂解原料损失。

附图说明

图1是根据本发明一实施方式的甲醇制烯烃耦合烯烃裂解的系统的结构示意图。

附图标记说明

1、再生器 2、甲醇制烯烃反应器 3、半再生汽提器

4、C4⁺烃类注入口 5、再生空气入口 6、甲醇原料入口

7、半再生汽提气入口 8、待生汽提气入口 9、提升管

10、待生汽提器 11、再生汽提器 12、半再生剂输送管

13、再生空气分布器 14、原料分布器 15、第一调节阀

16、第二调节阀 17、第三调节阀 18、提升气入口

19、再生烟气出口 20、产品气出口 21、再生剂输送管

22、裂解原料分布器 23、裂解气输送管 24、裂解反应器

25、输送气入口 26、C4烃分离塔 27、脱戊烷塔

28、C4烃注入口 29、C5⁺烃类注入口 30、C4烷烃出口

31、C₆ ⁺烃类出口 32、第四调节阀 33、第五调节阀

34、裂解气调节阀 35、惰性气体调节阀 36、第六调节阀

201、密相床层 202、过渡段 203、稀相段

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明中，所述开车阶段在所述运行阶段之前运行，开车阶段(又称C4⁺循环前阶段)时：没有形成足够的C4⁺烃储备，不能满足裂解反应要求的烯烃的量，此时，对产生的产品气进行储存，仅进行甲醇制烯烃反应，而不进行裂解反应。

运行阶段(又称C4⁺循环阶段)是：甲醇制烯烃反应得到的产品气已经达到一定的储备量，能够满足裂解反应的要求，此时，同时进行甲醇制烯烃反应和裂解反应。

如前所述，本发明提供一种甲醇制烯烃耦合烯烃裂解的方法，所述方法包括开车阶段和运行阶段，所述运行阶段包括以下步骤：

(1)将含有甲醇的原料与甲醇制烯烃催化剂接触进行甲醇制烯烃反应，得到产品气和待生催化剂；

(2)在含氧气体存在下，将所述待生催化剂进行再生反应，得到再生催化剂；以及

将所述产品气进行分离，得到主要成分为C4-C5烯烃的混合气；

(3)将所述混合气、再生催化剂混合为混合物，接着将所述混合物进行裂解反应，得到裂解气和半再生催化剂，并将所述半再生催化剂分为a股剂和b股剂；

(4)将所述b股剂循环加入步骤(1)中所述甲醇制烯烃催化剂；将所述a股剂循环混入所述待生催化剂。

本发明中，C4和C5⁺物流是甲醇制烯烃反应得到的产品气在后续的烯烃分离装置中生成的物流；将产品气进行分离得到C4和C5⁺物流，是本领域技术人员所常知的，本发明在此不再赘述。

本发明通过脱除MTO反应副产的C4⁺物流中的惰性组分，显著降低了循环物料的驰放量以及因此造成的烯烃裂解原料损失。

根据本发明，所述主要成分为C4-C5烯烃的混合气为主要成分为C4烯烃和C5烯烃的混合气，所述混合气中C4烯烃和C5烯烃的含量为80wt％-99wt％；所述C4烯烃和C5烯烃的种类可以为所属领域技术人员所知，本发明再次不再赘述。

根据本发明，本发明对所述甲醇制烯烃催化剂的种类没有特别的限定，可以为本领域技术人员所知。优选的，在步骤(1)中，所述甲醇制烯烃反应的条件至少满足：温度为450-500℃，压力为0.05-0.3MPaG。

根据本发明，在步骤(2)中，所述再生反应的条件至少满足：温度为650-690℃，压力为0.05-0.3MPaG。为保证足够的烧焦放热，优选条件下，在步骤(2)中，所述待生催化剂与a股剂的重量比为0.1-6:1，优选2.5-3:1。

本发明中，所述再生催化剂需要在输送气的运输下，才能够与所述混合气接触并进行裂解反应，为了避免引入惰性组分，本发明中将采用部分所述混合气作为输送气，输送气与再生催化剂接触过程中也发生换热及烯烃裂解反应，优选条件下，步骤(3)中所述混合的过程包括：将所述混合气分为a股气和b股气，所述a股气与所述再生催化剂混合，得到混合物流1；将所述混合物流1与所述b股气混合为所述混合物；优选地，所述a股气和b股气的体积之比为1:3-9。

进一步优选地，在步骤(3)中，所述裂解反应的条件至少满足：温度为520-600℃，压力为0.05-0.3MPaG。

根据本发明，为了避免大量催化剂进入甲醇制烯烃反应器，优选条件下，在步骤(4)中，所述a股剂与b股剂的重量比为0.1-6:1，优选2.5-3:1。

本发明的发明人还发现，通过显著加大催化剂的循环量并对出裂解反应器的半再生催化剂进行分流，大循环量催化剂携带了大量的热量。在运行阶段，待生催化剂进行再生反应产生的热量能够借助大的催化剂循环量，通过烯烃裂解反应消耗多余的热量；但是在开车阶段，甲醇制烯烃产品气不能满足烯烃分离装置进料要求以及烯烃裂解原料没有足够的储备，无法进行烯烃裂解反应，也即无法通过裂解反应消耗多余的热量，为了卸去大循环量催化剂携带的热量，需要在再生器设置移热设施，而在运行阶段，由于下游产生的烯烃产品气的裂解反应足以消耗这部分热量，因此移热设施将被闲置，造成设备投资的浪费，此外，如果此时通入大量惰性气体给再生剂降温且惰性气随再生剂进入甲醇制烯烃反应器，则会造成大量惰性气体进入产品气，进而造成产品气组成不能满足烯烃分离装置的进料要求。

为了解决该问题，本发明的发明人在开车阶段通过惰性气体给再生催化剂降温，将加热后的惰性气体与再生烟气汇合后排入后续系统，避免了催化剂再生器移热器的冗余设置，降低了投资。

在本发明的一个优选实施方式中，所述开车阶段包括以下步骤：

(a)将含有甲醇的原料与甲醇制烯烃催化剂接触进行甲醇制烯烃反应，得到产品气和待生催化剂；

(b)在含氧气体存在下，将所述待生催化剂进行再生反应，得到再生催化剂；

(c)将惰性气体与所述再生催化剂接触进行换热，得到降温的再生催化剂，并将所述降温的再生催化剂分为c股剂和d股剂；

(d)将所述d股剂循环加入步骤(a)中所述甲醇制烯烃催化剂；将所述c股剂循环混入所述待生催化剂。

通过在开车阶段，向系统通入惰性气体，使惰性气体与再生催化剂进行换热，能够移除再生催化剂携带的多余热量，避免设置移热设施，从而降低了设备投资。

根据本发明，在开车阶段，所述再生催化剂需要在输送气的运输下，才能够与所述惰性气体接触并进行换热，为了避免使用额外的输送气，本发明中将采用部分所述惰性气体作为输送气，优选条件下，步骤(c)中所述混合的换热包括：将所述惰性气体分为c股气和d股气，所述c股气与所述再生催化剂混合，得到混合物流3；将所述混合物流3与所述d股气混合后进行换热；优选地，为了将控制降温的再生催化剂的温度，且避免惰性气体的浪费，优选条件下，所述惰性气体与所述再生催化剂的重量比为1:6-14，所述c股气和所述d股气的体积之比为1:3-9。

本发明中，对所述惰性气体的种类没有特殊的要求，只要能够不和催化剂发生化学反应即可，优选为氮气。

根据本发明，优选的，在步骤(a)中，所述甲醇制烯烃反应的条件至少满足：温度为450-500℃，压力为0.05-0.3MPaG。

根据本发明，优选条件下，在步骤(b)中，所述再生反应的条件至少满足：温度为650-690℃，压力为0.05-0.3MPaG。为保证足够的烧焦放热，优选条件下，在步骤(b)中，所述待生催化剂与c股剂的重量比为0.1-6:1，优选2.5-3:1。

根据本发明，为了避免大量催化剂进入甲醇制烯烃反应器，优选条件下，在步骤(d)中，所述c股剂与d股剂的重量比为0.1-6:1，优选2.5-3:1。

在本发明的一个优选实施方式中，在开车阶段，所述方法还包括：被加热的惰性气体汇入所述再生反应产生的烟气中，进入后续处理系统。

本发明中，为了脱去待生催化剂携带的烃类、再生催化剂携带的氧气和半再生催化剂携带的烃类，优选条件下，该方法还包括对所述待生催化剂、再生催化剂和半再生催化剂中的至少一个进行汽提处理。在本发明的一个优选实施方式中，该方法还包括分别对所述待生催化剂、再生催化剂和半再生催化剂进行汽提处理。

本发明还提供一种甲醇制烯烃耦合烯烃裂解的系统，该系统包括：

甲醇制烯烃反应器2，包括设置在内部的由下至上依次包括密相床层201、过渡段202、稀相段203以及设置在顶部的产品气出口20，用于进行甲醇制烯烃反应，得到产品气和待生催化剂；

再生器1，通过提升管9与所述密相床层201连通，用于对所述待生催化剂进行再生，得到再生催化剂；

裂解反应器24，与所述再生器1通过再生剂输送管21连通，用于将所述再生催化剂与主要成分为C4-C5烯烃的混合气接触进行裂解反应，得到裂解气和半再生催化剂，所述主要成分为C4-C5烯烃的混合气经产品气分离得到；

所述裂解反应器24的顶部与所述甲醇制烯烃反应器2连通，用于将所述裂解气输送至所述甲醇制烯烃反应器2；

所述裂解反应器24的底部分别与所述密相床层201和所述提升管9连通，用于将所述半再生催化剂分别输送至所述密相床层201和所述提升管9。

本发明中，裂解反应产生的裂解气中还含有少量的半再生催化剂，为了使裂解气和半再生催化剂分离，优选条件下，所述裂解反应器24的顶部与所述甲醇制烯烃反应器2连通，将所述裂解气引入所述甲醇制烯烃反应器2中进行气固分离。

优选条件下，所述裂解反应器24的顶部可以与所述过渡段202或密相段201上部或稀相段203连通，优选为与过渡段202连通。

根据本发明，所述系统还包括与所述裂解反应器24连通的分离装置；所述分离装置用于将C4烃和C5⁺烃类进行分离，所述C4烃和C5⁺烃类由产品气分离得到，包括：

C4烃分离塔26，用于对所述C4烃进行分离，得到C4烯烃和C4烷烃；

脱戊烷塔27，用于对所述C5⁺烃类进行分离，得到C5烯烃、C5烷烃和C₆ ⁺烃类；

混料系统，用于将所述C4烯烃和C5烯烃混合，得到混合气。

所述混料系统的输出口与再生剂输送管21连通，用于将所述混合气作为载体气，将再生催化剂输送至所述裂解反应器24；进一步优选地，所述混料系统的输出口还与所述C4⁺烃类注入口4连通，用于将所述混合气所述引入所述裂解反应器24。

优选条件下，所述系统还包括：所述C4⁺烃类注入口4，设置在所述裂解反应器24的底部，用于连通所述分离装置和所述裂解反应器，将所述混合气引入所述裂解反应器24。

本发明对所述混料系统的种类没有特殊的要求，只要能够实现C4烯烃和C5烯烃的混合即可，例如可以为输送管路。

在本发明的一个优选实施方式中，为了向所述系统引入所述惰性气体，所述系统还包括：

惰性气体输送装置，所述惰性气体输送装置的输出口与所述C4⁺烃类注入口连通，用于将惰性气体引入所述裂解反应器24，并与所述再生催化剂进行换热，得到降温催化剂和高温惰性气体；

所述裂解反应器24的顶部与设置在所述再生器1上的再生烟气出口19连通，用于将所述高温惰性气体排出所述系统，优选条件下，汇合的位置位于再生烟气中CO焚烧后移热设施温度相近处；

优选地，所述惰性气体输送装置的输出口还与所述再生剂输送管21连通，用于将再生催化剂输送至所述裂解反应器24。

根据本发明，优选条件下，所述混料系统的输出口还与所述再生剂输送管21连通，用于将再生催化剂输送至所述裂解反应器24。

本发明中，为了脱去待生催化剂中携带的烃类，优选条件下，所述系统还包括待生汽提器10，设置在所述甲醇制烯烃反应器2与所述提升管9连通的管路上，用于对所述待生催化剂进行汽提处理。

本发明中，为了脱去再生催化剂中携带的烟气，优选条件下，还包括再生汽提器11，设置在所述再生器1与所述裂解反应器24连通的管路上，用于对所述再生催化剂进行汽提处理。

本发明中，为了脱去半再生催化剂中携带的烃类，优选条件下，还包括半再生汽提器3，设置在所述裂解反应器24与所述密相床层201连通的管路上，用于对所述待生催化剂进行汽提处理。

图1是根据本发明一实施方式的甲醇制烯烃耦合烯烃裂解的系统的结构示意图。下面结合图1描述本发明提供的优选实施方法的工作过程：

本发明提供一种甲醇制烯烃耦合烯烃裂解的方法，所述方法包括开车阶段和运行阶段，在开车阶段(又称C4⁺循环前阶段)，打开第四调节阀32、惰性气体调节阀35以及第五调节阀33，关闭裂解气调节阀34和第六调节阀36，所述开车阶段的方法如下：

将含有甲醇的原料经甲醇原料入口6进入甲醇制烯烃反应器2，再经原料分布器14均布通入密相床层201，接着和催化剂接触进行甲醇制烯烃反应，得到产品气和待生催化剂，产品气经产品气出口20进入后续处理工序；

待生催化剂经待生汽提器10脱去携带的烃类(其中汽提气经待生汽提气入口8进入待生汽提器10)，经第一调节阀15调节流量后进入提升管9，然后进入再生器1中；再生空气自再生空气入口5进入再生器1经再生空气分布器13进入催化剂再生密相床层，使待生催化剂进行再生反应，得到再生催化剂，再生反应产生的再生烟气经再生烟气出口19进入后续处理设施；再生催化剂经再生汽提器11脱去携带的烟气进入再生剂输送管21；

惰性气体输送装置来的惰性气体通过惰性气体调节阀5后分成c股气和d股气，所述c股气作为输送气与所述再生催化剂在再生剂输送管21内混合，并将所述再生催化剂输送至裂解反应器24，得到混合物流3；d股气从C4⁺烃注入口4经裂解原料分布器22进入裂解反应器24；混合物流3与d股气在裂解反应器24内进行换热，得到降温的再生催化剂和升温的惰性气体，升温的惰性气体经第五调节阀33，与出再生烟气出口19的烟气汇合，并排出系统；

半再生催化剂经半再生汽提器3脱去携带的烃类后分为c股剂和d股剂(其中半再生汽提气经半再生汽提气入口7进入半再生汽提器3)；提升气由提升气入口18注入提升管9中，在提升气的作用下，所述c股剂经第三调节阀17进入提升管9，并与来自甲醇制烯烃反应器2的待生催化剂一起经提升管9提升后进入再生器1进行再生反应；

半再生催化剂输送气由输送气入口25注入输送管中，在输送气的作用下，将所述d股剂经第二调节阀16循环加入甲醇制烯烃催化剂。

在运行阶段(又称C4⁺循环阶段)，打开第四调节阀32、裂解气调节阀34和第六调节阀36，关闭惰性气体调节阀35以及第五调节阀33，所述运行阶段的方法如下：

将含有甲醇的原料经甲醇原料入口6进入甲醇制烯烃反应器2，再经原料分布器14均布通入密相床层201，接着和催化剂接触进行甲醇制烯烃反应，得到产品气和待生催化剂。经产品气分离得到的混合C4和C5⁺物流进入分离装置，其中，C4烃物流经C4烃注入口28进入C4烃分离塔26，经分离后得到C4烯烃和C4烷烃，C4烷烃从C4烷烃出口30排出；C5⁺烃类物流由C5⁺烃注入口29进入脱戊烷塔27，经分离后得到C5烯烃、C5烷烃和C6⁺烷烃，C6⁺烃从C6⁺烃类出口31排出；C4烯烃和C5烯烃在第六调节阀36前进行混合，得到混合气；

待生催化剂经待生汽提器10脱去携带的烃类(其中再生汽提气经待生汽提气入口8进入待生汽提器10)，经第一调节阀15调节流量后进入提升管9，然后进入再生器1中；再生空气自再生空气入口5进入再生器1经再生空气分布器13进入催化剂再生密相床层，使待生催化剂进行再生反应，得到再生催化剂，再生反应产生的再生烟气经再生烟气出口19进入后续处理设施。

再生催化剂经再生汽提器11脱去携带的烟气后进入再生剂输送管21，所述混合气分为a股气和b股气，所述a股气作为输送气与所述再生催化剂在再生剂输送管21内混合，并将所述再生催化剂输送至裂解反应器24，得到混合物流1；b股气从C4⁺烃类注入口4经裂解原料分布器22进入所述裂解反应器24，同时与所述混合物流1混合得到所述混合物；所述混合物在裂解反应器24内进行裂解反应，得到裂解气和半再生催化剂，并将所述半再生催化剂分为a股剂和b股剂；

将所述裂解气经裂解气输送管23输送至所述甲醇制烯烃反应器2的过渡段202，在甲醇制烯烃反应器2内进行气固分离，得到的气体经产品气出口排出所述系统；

半再生催化剂经半再生汽提器3脱去携带的烃类后分为a股剂和b股剂(其中汽提气经半再生汽提气入口7进入半再生汽提器3)；提升气由提升气入口18注入提升管9中，在提升气的作用下，所述a股剂经第三调节阀17进入提升管9，并与来自甲醇制烯烃反应器2的待生催化剂一起经提升管9提升后进入再生器1进行再生反应；

半再生催化剂输送气由输送气入口25注入输送管中，在输送气的作用下，将所述b股剂经第二调节阀16加入甲醇制烯烃催化剂。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，甲醇制烯反应在180万吨/年甲醇制烯烃装置中进行，甲醇制烯烃催化剂为中国神华煤制油化工有限公司生产的甲醇制烯烃催化剂SMC-001。

以下实施例在图1所示的系统中进行。

实施例1

一种甲醇制烯烃耦合烯烃裂解的方法，包括开车阶段和运行阶段，在开车阶段(又称C4⁺循环前阶段)，打开第四调节阀32、惰性气体调节阀35以及第五调节阀33，关闭裂解气调节阀34和第六调节阀36，所述开车阶段的方法如下：

将含有甲醇的原料经甲醇原料入口6进入甲醇制烯烃反应器2，再经原料分布器14均布通入密相床层201，接着在介质气存在下，和催化剂接触进行甲醇制烯烃反应(温度为480℃，压力为0.14MPaG)，得到产品气和待生催化剂，产品气经产品气出口20进入后续处理工序；

待生催化剂经待生汽提器10脱去携带的烃类(其中汽提气经待生汽提气入口8进入待生汽提器10)，经第一调节阀15调节流量后进入提升管9，然后进入再生器1中；再生空气自再生空气入口5进入再生器1经再生空气分布器13进入催化剂再生密相床层，使待生催化剂进行再生反应(温度为680℃，压力为0.15MPaG)，得到再生催化剂，再生反应产生的再生烟气经再生烟气出口19进入后续处理设施；再生催化剂经再生汽提器11脱去携带的烟气(烃类等有机物)进入再生剂输送管21；

惰性气体输送装置来的惰性气体(氮气)通过惰性气体调节阀5后分成c股气和d股气(惰性气体与所述再生催化剂的重量比值为1:12，c股气和d股气的体积之比为1:3)，所述c股气作为输送气与所述再生催化剂在再生剂输送管21内混合，并将所述再生催化剂输送至裂解反应器24，得到混合物流3；d股气经C4烃注入口4进入裂解反应器24；混合物流3与d股气在裂解反应器24内进行换热，得到降温的再生催化剂和升温的惰性气体，升温的惰性气体经第五调节阀33，与出再生烟气出口19的烟气汇合(汇合的位置位于烟气中CO焚烧后移热设施温度相近处)，并排出系统；

半再生催化剂经半再生汽提器3脱去携带的烃类后分为c股剂和d股剂(其中半再生汽提气经半再生汽提气入口7进入半再生汽提器3)，c股剂和d股剂的重量比3:1；提升气由提升气入口18注入提升管9中，在提升气的作用下，所述c股剂经第三调节阀17进入提升管9，并与来自甲醇制烯烃反应器2的待生催化剂一起经提升管9提升后进入再生器1进行再生反应，所述c股剂与所述待生催化剂的重量比为3:1；

半再生催化剂输送气由输送气入口25注入输送管中，在输送气的作用下，将所述d股剂经第二调节阀16循环加入甲醇制烯烃催化剂。

在运行阶段(又称C4⁺循环阶段)，打开第四调节阀32、裂解气调节阀34和第六调节阀36，关闭惰性气体调节阀35以及第五调节阀33，所述运行阶段的方法如下：

将含有甲醇的原料经甲醇原料入口6进入甲醇制烯烃反应器2，再经原料分布器14均布通入密相床层201，接着在裂解气存在下，和催化剂接触进行甲醇制烯烃反应(温度为480℃，压力为0.14MPaG)，得到产品气和待生催化剂；

待生催化剂经待生汽提器10脱去携带的烃类等有机物(其中汽提气经待生汽提气入口8进入待生汽提器10)，经第一调节阀15调节流量后进入提升管9，然后进入再生器1中；再生空气自再生空气入口5进入再生器1经再生空气分布器13进入催化剂再生密相床层，使待生催化剂进行再生反应(温度为680℃，压力为0.15MPaG)，得到再生催化剂，再生反应产生的再生烟气经再生烟气出口19进入后续处理设施；

产品气经分离后得到C4烃物流和C5⁺烃类物流，其中C4烃物流经C4烃注入口28进入C4烃分离塔26，经分离后得到C4烯烃和C4烷烃，C4烷烃从C4烷烃出口30排出；C5⁺烃类物流由C5⁺烃注入口29进入脱戊烷塔27，经分离后得到C5烯烃、C5烷烃和C6⁺烷烃，C6⁺烃从C6⁺烃类出口31排出；C4烯烃和C5烯烃在第六调节阀36前进行混合，得到混合气；

再生催化剂经再生汽提器11脱去携带的烟气后进入再生剂输送管21，所述混合气分为a股气和b股气(a股气和b股气的体积之比为1:3)，所述a股气作为输送气与所述再生催化剂在再生剂输送管21内混合，并将所述再生催化剂输送至裂解反应器24，得到混合物流1；b股气从C4⁺烃类注入口4经裂解原料分布器22进入所述裂解反应器24，同时与所述混合物流1混合得到所述混合物；所述混合物在裂解反应器24内进行裂解反应(温度为550℃，压力为0.15MPaG)，得到裂解气和半再生催化剂，并将所述半再生催化剂分为a股剂和b股剂；

将所述裂解气经裂解气输送管输送至所述甲醇制烯烃反应器2的过渡段202，在甲醇制烯烃反应器2内进行气固分离，得到的气体经产品气出口排出所述系统；

半再生催化剂经半再生汽提器3脱去携带的烃类后分为a股剂和b股剂(其中半再生汽提气经半再生汽提气入口7进入半再生汽提器3)，a股剂和b股剂的重量比3:1；提升气由提升气入口18注入提升管9中，在提升气的作用下，所述a股剂经第三调节阀17进入提升管9，并与来自甲醇制烯烃反应器2的待生催化剂一起经提升管9提升后进入再生器1进行再生反应，所述a股剂与所述待生催化剂的重量比为3:1；

半再生催化剂输送气由输送气入口25注入输送管中，在输送气的作用下，将所述b股剂经第二调节阀16循环加入甲醇制烯烃催化剂。

以甲醇处理能力180万吨/年的甲醇制烯烃装置为例，循环裂解原料气的量为26t/h，驰放气为C5烯烃含有的少量戊烷，当C5烯烃中戊烷达到20％时进行驰放，驰放的量为0.2t/h，因驰放造成的烯烃裂解原料损失为0.16t/h，具体结果如表1所示。

对比例1

本对比例为甲醇处理能力180万吨/年的甲醇制烯烃装置，不设置分离装置。甲醇制烯烃反应器、催化剂再生器的操作条件与实施例1相同。催化剂循环量55t/h。催化剂再生器需设置移热设施。

对比例2

按照实施例1的方法，不同的是，在开车阶段，不通入惰性气体，在再生器内设置移热设施，通过移热设施移去烧焦放热。

正常运行阶段，不设分离装置，通过驰放维持烯烃裂解原料气中惰性组分的含量稳定。由于待生催化剂烧焦放出的热量有限，同时再生催化剂转移出的热量大部分是被用来给烯烃裂解原料升温，烯烃裂解单程转化率仅40％左右，因此能够裂解的原料有限。

以甲醇处理能力180万吨/年的甲醇制烯烃装置为例，为了尽量降低驰放气的量，循环裂解原料气的量为32t/h，驰放气的量为3t/h，因驰放造成的烯烃裂解原料损失为2.4t/h，具体结果如表1所示。

表1主要参数及结果

注：以甲醇处理能力180万吨/年的甲醇制烯烃装置为例；

*指的是用于烯烃裂解的烯烃原料。

通过表1的结果可以看出，采用本发明方法，能够在大的催化剂循环量显著降低驰放损失的情况下，提高乙烯、丙烯的产量，同时降低了单位质量烯烃的甲醇单耗；且无需设置移热设施，降低了投资。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种甲醇制烯烃耦合烯烃裂解的方法，其特征在于，所述方法包括开车阶段和运行阶段，其中，所述运行阶段包括以下步骤：

（1）将含有甲醇的原料与甲醇制烯烃催化剂接触进行甲醇制烯烃反应，得到产品气和待生催化剂；

（2）在含氧气体存在下，将所述待生催化剂进行再生反应，得到再生催化剂；以及

将所述产品气进行分离，得到C₄烃和C₅ ⁺烃，将C₄烃在C₄烃分离塔中分离，得到C₄烯烃和C₄烷烃；将C₅ ⁺烃在脱戊烷塔中分离，得到C₅烯烃、C₅烷烃和C₆ ⁺烃；将C₄烯烃和C₅烯烃混合，得到主要成分为C₄-C₅烯烃的混合气；

（3）将所述混合气与再生催化剂混合为混合物，进行裂解反应，得到裂解气和半再生催化剂，并将所述半再生催化剂分为a股剂和b股剂；其中，所述裂解气经气固分离后返回步骤（1）；所述混合的过程包括：将所述混合气分为a股气和b股气，所述a股气与所述再生催化剂混合，得到混合物流1；将所述混合物流1与所述b股气混合得到所述混合物；所述a股气和b股气的体积之比为1:3-9；

（4）将所述b股剂循环加入步骤（1）中所述甲醇制烯烃催化剂；将所述a股剂循环混入所述待生催化剂；

其中，在开车阶段通过惰性气体给再生催化剂降温，将加热后的惰性气体与再生烟气汇合后排入后续系统。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述开车阶段在所述运行阶段之前运行，所述开车阶段包括以下步骤：

（a）将含有甲醇的原料与甲醇制烯烃催化剂接触进行甲醇制烯烃反应，得到产品气和待生催化剂；

（b）在含氧气体存在下，将所述待生催化剂进行再生反应，得到再生催化剂；

（c）将惰性气体与所述再生催化剂接触进行换热，得到降温的再生催化剂，并将所述降温的再生催化剂分为c股剂和d股剂；

（d）将所述d股剂循环加入步骤（a）中所述甲醇制烯烃催化剂；将所述c股剂循环混入所述待生催化剂。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，步骤（c）中所述换热的过程包括：将所述惰性气体分为c股气和d股气，所述c股气与所述再生催化剂混合，得到混合物流3；

将所述混合物流3与所述d股气混合后进行换热。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述c股气和d股气的体积比为1:3-9。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述惰性气体与所述再生催化剂的重量比为1:6-14。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，该方法还包括对所述待生催化剂、再生催化剂和半再生催化剂中的至少一个进行汽提处理。

7.一种甲醇制烯烃耦合烯烃裂解的系统，其特征在于，该系统包括：

甲醇制烯烃反应器（2），包括在内部由下至上依次设置的密相床层（201）、过渡段（202）和稀相段（203），以及设置在顶部的产品气出口（20），用于进行甲醇制烯烃反应，得到产品气和待生催化剂；

再生器（1），通过提升管（9）与所述密相床层（201）连通，用于对所述待生催化剂进行再生，得到再生催化剂；

裂解反应器（24），与所述再生器（1）通过再生剂输送管（21）连通，用于将所述再生催化剂与主要成分为C4-C5烯烃的混合气接触进行裂解反应，得到裂解气和半再生催化剂；所述主要成分为C4-C5烯烃的混合气经产品气分离得到；

其中，所述裂解反应器（24）的顶部与所述甲醇制烯烃反应器（2）连通，用于将所述裂解气输送至所述甲醇制烯烃反应器（2）；

所述裂解反应器（24）的底部分别与所述密相床层（201）和所述提升管（9）连通，用于将所述半再生催化剂分别输送至所述密相床层（201）和所述提升管（9）；

其中，所述系统还包括：

惰性气体输送装置，所述惰性气体输送装置的输出口与所述裂解反应器（24）连通，用于将惰性气体引入所述裂解反应器（24），并与所述再生催化剂进行换热，得到降温催化剂和高温惰性气体；

所述裂解反应器（24）的顶部与设置在所述再生器（1）上的再生烟气出口（19）连通，用于将所述高温惰性气体排出所述系统；

所述惰性气体输送装置的输出口还与所述再生剂输送管（21）连通，用于将再生催化剂输送至所述裂解反应器（24）；

其中，所述系统还包括：与所述裂解反应器（24）连通的分离装置；所述分离装置用于将C₄烃和C₅ ⁺烃类进行分离，所述C₄烃和C₅ ⁺烃类由产品气分离得到，包括：

C₄烃分离塔（26），用于对C₄烃进行分离，得到C₄烯烃和C₄烷烃；

脱戊烷塔（27），用于对C₅ ⁺烃类进行分离，得到C₅烯烃、C₅烷烃和C₆ ⁺烃类；

混料系统，用于将所述C₄烯烃与所述C₅烯烃混合，得到所述混合气；

所述混料系统的输出口与所述裂解反应器（24）连通，用于将所述混合气引入所述裂解反应器（24）。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述混料系统的输出口还与所述再生剂输送管（21）连通，用于将再生催化剂输送至所述裂解反应器（24）。

9.根据权利要求7或8所述的系统，其中，所述系统还包括待生汽提器（10），设置在所述甲醇制烯烃反应器（2）与所述提升管（9）连通的管路上，用于对所述待生催化剂进行汽提处理。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，还包括再生汽提器（11），设置在所述再生器（1）与所述裂解反应器（24）连通的管路上，用于对所述再生催化剂进行汽提处理。

11.根据权利要求9所述的系统，其中，还包括半再生汽提器（3），设置在所述裂解反应器（24）与所述密相床层（201）连通的管路上，用于对所述待生催化剂进行汽提处理。

Images