[发明专利]甲醇耦合的烷烃催化转化反应耦合效应评价方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种甲醇耦合的烷烃催化转化反应的耦合效应的评价方法。

本发明涉及甲醇耦合的烃类催化转化反应。

背景技术

石脑油及其他轻烃的水蒸气热裂解是生产乙烯和丙烯的主要途径，水蒸气裂解需要在高温进行，是一个能耗十分严重的过程，同时由于高温管式炉裂解过程容易结焦，原料的有效利用率难以提高。针对高能耗的缺点，国内外许多专利开始采用催化裂解的方法在较低温度下生产低碳烯烃。

美国专利USP 3,767,567以CaO、SrO和BaO中任意一种氧化物与Al₂O₃作为催化剂进行石脑油的催化裂解，反应温度对比水蒸气裂解有所降低。

日本特公昭48-45364报道了Cr₂O₃/Al₂O₃为催化剂的石脑油裂解过程。USP4,087,350和4,111,793介绍了一种含MnO₂/TiO₂和MnO₂/ZrO₂的催化剂，当以科威特蜡油或常压渣油为原料时，其乙烯收率可达17～23wt％。

在酸性催化的裂解过程中，USP 4,172,816以Ag-MOR/Al₂O₃为催化剂，在600-750℃之间反应，乙烯和丙烯的收率达到42％。

美国专利USP 6,288,298以硅磷铝分子筛SAPO-11为石脑油裂解催化剂，在575℃裂解轻石脑油组分，转化率为39.2％，转化产物中丙烯选择性达到56％。

中国专利CN152356A介绍了一种将重质烃类在流化床或活塞流反应器内转化，制取乙烯兼产丙烯和丁烯的方法，在温度650～900℃、压力0.13～0.28MPa、剂油比5～35、接触时间0.1～3秒，产物乙烯+丙烯+丁烯总收率30～40wt％。

中国专利CN 1317543A采用了一种含ZSM-5分子筛的催化剂，在温度650～750℃、反应压力1.5～4.0MPa、剂油比15～40、水油比0.3～1∶1的条件下，乙烯+丙烯的收率约在30wt％左右。

上述技术一般具有这样的特点，碱性催化的裂解通常要在较高温度实现，虽然同热裂解相比，反应温度有所降低，但并没能完全克服高能耗和甲烷生成量高的问题。酸性分子筛催化剂能够在较低温度实现原料烃类的裂化，但依然存在系统供热的问题。

利用不同反应过程耦合是为强吸热反应供热的有效途径，Nowak在甲醇转化过程中加入C₄烃来进行热量耦合，在600-700℃的反应温度下，甲醇与正丁烷的分子比为3∶1时，在HZSM-5分子筛上的反应过程实现了热中性。甲醇和C₆烃以及石脑油的耦合裂解也显示了对低碳烯烃的高的选择性。

中国专利ZL 02152480.7提出了利用有机含氧化合物与石油烃类催化裂解制取低碳烯烃的耦合的技术路线。通过与具有放热过程的反应耦合，有机含氧化合物适当的放热反应使石油烃类裂解从强吸热变为较强或较弱的吸热反应过程，并可提高乙烯、丙烯等低碳烯烃的收率。上述文献和专利证实了反应耦合在改善热效应和提高产物收率方面的应用，但有关耦合反应中反应速率及耦合效应的测定无相关专利。

发明内容

本发明目的在于提供一种甲醇耦合的烷烃催化转化反应耦合效应的评价方法，用于测定甲醇及其脱水转化反应产物对烷烃催化转化的耦合效应。

为实现上述目的，本发明提供的甲醇耦合的烷烃催化转化反应的耦合效应评价方法，主要过程是：

通过质量流量计来控制不同流速载气流过含有烷烃或甲醇饱和发生器而携带出原料蒸汽，将蒸汽以脉冲方式进入反应器，获得不同接触时间条件下甲醇耦合烷烃催化转化的反应转化率和烷烃单独催化转化的反应转化率，并根据甲醇耦合烷烃催化转化的反应转化率和烷烃单独催化转化的反应转化率分别计算出上述两种催化转化的反应速率，甲醇耦合烷烃催化转化的反应速率与烷烃单独催化转化的反应速率之比为甲醇耦合的烷烃催化转化反应的耦合效应。

本发明中的烷烃包括链烷烃和环烷烃。

本发明中的与烷烃进行耦合反应的是甲醇或者是甲醇转化反应生成的二甲醚和低碳烯烃。

本发明中的低碳烯烃包括乙烯、丙烯和丁烯。

本发明中的催化剂是HZSM-5、HY、HBeta或HZSM-35分子筛。

附图说明

图1是本发明甲醇耦合的烷烃催化转化反应的耦合效应评价所采用的装置示意图。