[发明专利]含氧化合物转化制低碳烯烃的取热方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含氧化合物转化制低碳烯烃的取热方法。

背景技术

低碳烯烃，这里定义为乙烯和丙烯，是两种重要的基础化工原料，其需求在不断增加。乙烯、丙烯传统上主要是通过石油路线制得，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能源转化技术，如含氧化合物转化制烯烃(OTO)的工艺，含氧化合物包括甲醇、乙醇、二甲醚、甲乙醚、碳酸二甲酯等。有许多技术可用来生产含氧化合物，原料包括煤、天然气、生物质等。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。

US20060025646专利中涉及一种控制MTO反应器反应区中催化剂积炭量的方法，是将失活的催化剂一部分送入再生区烧炭，另一部分失活催化剂返回到反应区继续反应。

US 6166282中公布了一种氧化物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。

本领域所公知的，SAPO-34催化剂上附着一定量的积炭，有利于保持较高的低碳烯烃选择性，而且MTO工艺的剂醇比很小，生焦率较低，要实现较大的、容易控制的催化剂循环量，就需要在再生区中将催化剂上的积炭量控制在一定水平，进而达到控制反应区内催化剂平均积炭量的目的。因此，MTO技术中如何将反应区内的催化剂平均积炭量控制在某一水平是关键。甲醇或二甲醚转化为低碳烯烃的反应属于强放热反应，如何取走反应的热量成为一个问题。本发明采用反应器和再生器共用一个取热器的方式，有针对性的解决了这一问题。

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反应器和再生器温度不好控制、反应区催化剂混合不均匀等问题，提供一种新的含氧化合物转化制低碳烯烃的取热方法。该方法用于低碳烯烃的生产中，具有反应器和再生器温度好控制、反应区催化剂混合均匀的优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下，一种含氧化合物转化制低碳烯烃的取热方法，主要包括以下步骤：含氧化合物原料在流化床反应器内与分子筛催化剂接触，生成包含低碳烯烃和待生催化剂的产物物流I；产物物流I经气固分离后，含低碳烯烃的气相产物从反应器顶部流出，待生催化剂进入沉降器；沉降器内待生催化剂至少分为三部分，第一部分经循环斜管进入流化床反应器，第二部分经待生斜管进入再生器，第三部分进入外取热器；待生催化剂进入再生器再生后形成再生催化剂，再生催化剂经脱气后至少分为两部分，第一部分经再生斜管进入流化床反应器，第二部分进入外取热器；外取热器内的催化剂与换热介质换热后至少分为两部分，第一部进入流化床反应器，第二部分进入再生器。

上述技术方案中，所述含氧化合物为甲醇或二甲醚中的至少一种；所述分子筛包括选自SAPO-5、SAPO-11、SAPO-18、SAPO-20、SAPO-34、SAPO-44或SAPO-56中的至少一种。所述含氧化合物为甲醇；分子筛选自SAPO-34。所述沉降器内待生催化剂以质量流量比计第一部分∶第二部分∶第三部分＝0.01～100∶1∶0.01～100；再生催化剂脱气后以质量流量比计第一部分∶第二部分＝1∶0.01～100；外取热器内取热后的催化剂以质量流量比计第一部分∶第二部分＝1∶0.01～100。所述沉降器内待生催化剂以质量流量比计第一部分∶第二部分∶第三部分＝1～20∶1∶0.1～10；再生催化剂脱气后以质量流量比计第一部分∶第二部分＝1∶0.1～10；外取热器内取热后的催化剂以质量流量比计第一部分∶第二部分＝1∶0.1～10。采用旋风分离器对产物物流I进行气固分离。