[发明专利]甲醇转化生产低碳烯烃的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种甲醇转化生产低碳烯烃的方法。

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。但该方法中，原料与催化剂在反应器底部接触时存在甲醇分解的问题，导致低碳烯烃收率较低。

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。但是该方法存在低碳烯烃收率较低的问题。

CN 200680018303公布了一种带挡板的反应器中含氧化合物转化为烯烃的方法，该方法中将反应部分分为三个区域，一个是初始导管，一个是接触导管，一个是连接导管，其中在接触导管中设置挡板，且气相线速大于1.52米/秒，但该方法存在甲醇转化率和低碳烯烃选择性较低的缺点，甲醇转化率最高为98％，低碳烯烃选择性最高为76.3％，使得低碳烯烃收率仅为74.8％。

现有技术均存在低碳烯烃收率偏低的问题。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低的问题，提供一种新的甲醇转化生产低碳烯烃的方法。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：一种甲醇转化生产低碳烯烃的方法，包括主要为甲醇的原料在170～250℃下进入气相线速为2.0～7.0米/秒的催化剂混合管，与待生催化剂和再生催化剂接触，形成产品物流Ⅰ，和催化剂一起经分布板进入轴向Peclet数为6～100的主反应区，在400～500℃下反应生成产品物流Ⅱ，和催化剂一起进入轴向Peclet数比主反应区轴向Peclet准数大至少100％的提升管反应区，生成包括低碳烯烃的产品，所述提升管反应区底部喷入温度低于主反应区反应温度的水蒸气或乙醇。

上述技术方案中，所述催化剂选自SAPO-18、SAPO-34中的至少一种，优选方案为SAPO-34；所述主反应区为流化床，催化剂混合管顶部与主反应区底部相连，主反应区顶部与提升管反应区底部相连；所述主反应区催化剂平均积碳量质量分数为1.5～4.5％；所述提升管反应区底部喷入温度为100～300℃的乙醇；所述再生催化剂温度为470～580℃，积碳量质量分数为0.01～2.5％；所述提升管反应区底部喷入的水蒸气或乙醇与甲醇原料的重量比为0.05～0.2∶1。

轴向Peclet数是无因次数，是表征反应器中气体流过催化剂床层时气相活塞流的偏离情况，轴向Peclet数越大，气相流动越接近于活塞流，无穷大的Peclet数反映的是理想的活塞流情况，而一般4以下的Peclet数可认为是混合较为彻底的全混流气固流动方式。本发明中Peclet数的计算方法为：