[发明专利]煤制烯烃副产碳四物料催化裂解制乙烯和丙烯的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种烃类催化裂解制烯烃技术，具体是涉及一种煤制烯烃副产碳四物料催化裂解制乙烯和丙烯的工艺。

背景技术

低碳烯烃的生产方法主要有四种：一是烃类催化裂解制乙烯和丙烯；二是炼厂催化裂化副产丙烯；三是煤经甲醇制烯烃(如：甲醇制烯烃，Methanol to Olefins，MTO和甲醇制丙烯，Methanol to Propylene，MTP)；四是低碳烃催化裂解制乙烯和丙烯。

随着中国煤经甲醇制烯烃装置的陆续开车，MTO和MTP装置副产大量的碳四烯烃物料，如MTO技术，乙烯产量为30万吨/年和丙烯产量为30万吨/年的装置副产将近9万吨/年的碳四物料，这些碳四物料中，丁烯含量高达90％以上，其余为C₄烷烃、有机含氧化合物及少量的水，若将其用于民用液化气，将会浪费这一优质资源，而且烯烃含量比较高，用于民用燃料并不优良，如果能够把该类原料用于催化裂解生产乙烯和丙烯，将实现高值利用，大幅提高MTO和MTP工业装置的效益。

但MTO和MTP副产碳四物料与催化裂解和烃类裂解副产碳四物料有显著的不同，首先杂质分布不同，MTO和MTP副产碳四物料含有大量的有机含氧化合物杂质，如甲醇和二甲醚等，并且几乎不含有硫和砷，其次是MTO和MTP副产碳四物料中的丁烯含量高，如MTO副产碳四物料中丁烯含量高达90％以上，因而对于碳四物料催化裂解制乙烯和丙烯催化剂有着特殊的要求：首先有机含氧化合物含量高易使催化裂解催化剂结焦失活，碳四烯烃含量高更易于结焦，使催化裂解催化剂积炭而失活，从而导致活性周期短，再生频繁，催化剂易粉化，运行成本高等问题。

中国专利CN1274645C和CN101092326A分别公开了一种利用碳四物料催化裂解生产丙烯的方法，所用催化剂为ZSM-5分子筛。但是，物料中的有机含氧化合物易使ZSM-5分子筛结焦失活，造成可逆失活，物料中的水易使ZSM-5分子筛骨架崩塌，造成永久失活。

利用煤经甲醇制烯烃如MTO和MTP及类似工艺副产碳四物料催化裂解生产乙烯和丙烯的工艺方法还未见报道，充分利用这一资源生产乙烯和丙烯直接影响MTP和MTO技术的经济可行性，开发相关技术是本领域中亟待解决的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种利用煤制烯烃副产碳四物料通过催化裂解生产乙烯和丙烯的工艺，通过对于碳四物料的一系列吸附处理，脱除碳四物料中的有害成分，获得清洁的碳四物料并通过催化裂解获得乙烯和丙烯产品，提高煤制烯烃生产工艺的经济性。

为达到上述目的，本发明提供了一种煤制烯烃副产碳四物料催化裂解生产乙烯和丙烯的工艺，其包括对煤制烯烃副产碳四物料进行如下步骤的处理：

步骤a、通过装有分子筛的脱水反应器；

步骤b、通过装有有机含氧化合物吸附剂的脱有机含氧化合物反应器；

步骤c、通过装有碳四物料催化裂解生产乙烯和丙烯催化剂的催化反应器；

其中，步骤a和步骤b的顺序能够互换。

本发明提供的工艺所采用的煤制烯烃副产碳四物料可以是煤经甲醇制烯烃工艺中副产的碳四物料，例如MTO和MTP技术副产的碳四物料，该碳四物料的成分以丁烯为主，另外还含有一定量的水分和有机含氧化合物等。而实验表明，煤制烯烃副产碳四物料中的有机含氧化合物＜300ppm，水＜100ppm，就可使催化剂不易积炭，使分子筛骨架长期稳定。

水分容易引起ZSM-5分子筛骨架崩塌，造成永久失活，通过在步骤a中碳四物料进行脱水处理，可以脱除碳四物料中过多的水分，从而避免过多的水分对后续吸附剂和催化剂造成不利的影响。而且本发明所采用的有机含氧化合物吸附剂对物料中的水比较敏感，水在该吸附剂上比含氧有机化合物优先吸附，因而，对碳四物料先进行脱水，然后再进行脱含氧有机化合物的步骤更能够高效地发挥脱有机含氧化合物吸附剂的净化作用，实现高效组合作用。优选地，该工艺中的各个步骤按照以下顺序进行，即对煤制烯烃副产碳四物料依次进行以下步骤的处理：

步骤a、通过装有脱水吸附剂的脱水反应器；

步骤b、通过装有有机含氧化合物吸附剂的脱有机含氧化合物反应器；

步骤c、通过装有碳四物料催化裂解生产乙烯和丙烯催化剂的催化反应器。通过步骤c的反应之后，就可以得到乙烯和丙烯产品。

通过步骤a→b的原料净化处理后，能够有效地保证煤制烯烃副产碳四物料在步骤c中更好地通过催化裂解生成乙烯和丙烯，并且，所采用的ZSM-5分子筛催化剂能够具有更长的寿命和操作周期。

根据本发明的具体实施方案，优选地，该工艺中的各个步骤按照以下顺序进行：