[发明专利]一种甲醇脱水制烯烃方法

说明书

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及到一种甲醇脱水制烯烃的方法。

背景技术

乙烯和丙烯是重要的化工基础原料，年需求量巨大，目前主要取自于石油加工。近年来，国际油价一直在50美元/桶以上的高位。我国的石油资源有限，目前所需石油40％以上依靠进口。因此，以煤为原料生产的甲醇催化转化为乙烯和丙烯工艺有很好的应用前景。

甲醇转化为乙烯为主的工艺(简称MTO)和以丙烯为主的工艺(简称MTP)即将进入大规模产业化。德国鲁齐公司拥有多顶MTP专利(EP448000，WO192190，WO20061364.33，DE1020050159232等)，并完成了示范工程的连续运转试验。该工艺的催化工艺部分由二个单元绝热固定床反应器组成，前级以氧化铝为催化剂，甲醇在250～300℃下催化转化为以二甲醚和水为主的产物，该产物与未转化的甲醇继而进入装有ZSM-5沸石的第二单元绝热固定床反应器、在450～500℃下反应转化为混合烃类产物。该混合烃类产物中乙烯和丙烯的总含量为40～60％，其中丁烯含量＞10％，其余为C₁-C₇烷烃和高碳烯烃及少量芳烃。为提高目标主产物丙烯总产率，经分离后的C₂、C₃烃(包括乙烯)，C₄烃(包括丁烯)，以及C₅以上的烃类(轻汽油)又重新返回第二单元的ZSM-5催化反应床中，与第一反应单元的二甲醚、甲醇和水蒸气一同转化。该转化反应十分复杂，包括二甲醚和甲醇脱水为烯烃，丁烯裂解为烯烃和其它烃，轻汽油裂解产生烯烃和其它烃，乙烯和丁烯易位转化为丙烯等。经此复杂的反应，系统的丙烯/乙烯比可达到10～20，二烯总产率(以系统总投入的甲醇量应转化的C-H化合物总量计算)达到67.7％(煤质技术，2005，3，p45-47)或73.2％(煤化工，2005，1172，p6-7)。因其主绝热固定床反应器中的ZSM-5沸石催化剂严重结碳、导致连续反应400～700小时后需用空气和氮气的混合气体原位再生(化学世界，2003，12，p674-677)。

中国专利200710042329.4提出的甲醇脱水制烯烃方法包括沸石催化和分离方法。该方法采用四个绝热固定床反应器构成MTP催化反应系统：甲醇脱水为二甲醚(MTD)的第一绝热固定床反应器R1、二甲醚和甲醇脱水制丙烯的第二绝热固定床反应器(MTP-主反应)R2、付产物C4烃裂解制烯烃的第三绝热固定床反应器R3、和轻汽油裂解制烯烃的第四绝热固定床反应器R4。每个反应器各自使用适合于该反应的ZSM-5沸石催化剂，降低主绝热固定床反应器中R2中ZSM-5沸石分子筛催化剂的结碳，以提高催化活性的稳定性，可延长催化剂的再生周期和寿命。同时，催化反应效率的提高也可节约催化剂的使用量。大量产物水中含有少量的未转化甲醇和二甲醚在吸附床中被疏水硅沸石吸附剂吸附、回收和再利用，可消除排放水中的有机污染物、使其达到排放的环保要求。

但该方法存在甲醇脱水为二甲醚(MTD)的第一绝热固定床反应器，转化率不高，分离效果不好，而且反应是放热反应，产生的大量热量，需要对反应器取热的问题。另外，第二反应采用了固定床绝热反应器，无论如何优化操作，反应器中的ZSM-5沸石催化剂在反应过程中都将会因严重结碳而失活，在反应过程中需要逐步提高反应温度，直到停工进行再生，一般要采用设置多个反应器，以交替切换再生，这影响装置的平稳运转，增加操作复杂性。本发明正是为了解决这些不足而提出的。

发明内容

本发明是针对现有技术烯烃产率低，催化剂在反应过程中易结碳失活等缺点，而提出一种新的甲醇脱水制烯烃的方法，该方法采用催化蒸馏反应器、一个连续反应再生器构成MTP催化反应系统和二个绝热固定床反应器组成，使用本发明方法，催化剂能连续反应再生，积碳少，且烯烃产率高。

本发明提供一种甲醇脱水制烯烃方法，其特征在于包括下述步骤：

1)原料甲醇经催化蒸馏反应后的反应产物二甲醚物流，进入移动床反应器与择形ZSM-5沸石分子筛催化剂接触进行催化反应，该反应器的反应产物与步骤2)和步骤3)的反应产物单独或混合后进入分离系统进行分离，分离出的乙烯和丙烯产品出装置，分离出的含C₄烃物流进入步骤2)，分离出的含C₅～C₇烃物流进入步骤3)，移动床反应器中失活催化剂从移动床反应器出来后进入再生器进行烧焦再生，再生后的催化剂回到移动床反应器循环使用；