[发明专利]低碳烯烃的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低碳烯烃的生产方法。

背景技术

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。

US 4499327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。

US 6166282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。但该方法中低碳烯烃收率一般均在77％左右，存在低碳烯烃收率较低的问题。

CN 1723262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。该方法中低碳烯烃碳基收率一般均在75～80％之间，同样存在低碳烯烃收率较低的问题。

现有技术仍然存在乙烯、丙烯收率较低的缺点，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乙烯、丙烯收率较低的问题，提供一种新的低碳烯烃的生产方法。该方法用于乙烯、丙烯的生产中，具有产品中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：一种低碳烯烃的生产方法，包括以下步骤：(1)提供一种反应-再生装置，主要包括甲醇转化反应器、再生器；(2)主要为甲醇的原料进入甲醇转化反应器中，与甲醇转化催化剂接触，生成包括低碳烯烃和碳四以上烃的产品物流I，进入分离系统分离出低碳烯烃产品，同时得到包括碳四以上烃的物流II；(3)所述物流II进入裂解反应器，与裂解催化剂接触，生成包括低碳烯烃的物流III，进入所述分离系统；其中，利用所述再生器中产生的烟气物流加热裂解反应器。

上述技术方案中，所述甲醇转化催化剂为SAPO-34；所述裂解催化剂为SAPO-34或ZSM-5；甲醇转化反应器和再生器均为流化床；裂解反应器为固定床或流化床；所述甲醇转化反应器反应条件为：反应温度为400～500℃，气相线速为0.5～2.5米/秒，催化剂平均积碳量质量分数为1.0～5.0％；所述裂解反应器反应条件为：反应温度为450～620℃，气相线速为0.5～5.0米/秒；所述物流II来自所述分离系统中脱丙烷塔塔釜，其中单烯烃质量含量大于70％；所述烟气物流温度为600～720℃；所述烟气物流经过第三级旋风分离器后用以加热裂解反应器；所述物流II与所述烟气物流换热后进入裂解反应器；所述裂解反应器进料中添加稀释气体，稀释气体选自水蒸气、甲烷、乙烷、丙烷、石脑油中的至少一种，优选方案为水蒸气，所述稀释气体与烟气物流换热后进入裂解反应器。

本发明所述积炭量的计算方法为一定质量的催化剂上的积炭质量除以所述的催化剂质量。催化剂上的积炭质量测定方法如下：将混合较为均匀的带有积炭的催化剂混合，然后精确称量一定质量的带碳催化剂，放到高温碳分析仪中燃烧，通过红外测定燃烧生成的二氧化碳质量，从而得到催化剂上的碳质量。

本发明所述烟气是指包括CO、CO₂、空气等混合气体。