[发明专利]一种丙烯的两段式制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种丙烯的两段式制备工艺，具体涉及一种甲醇与炼厂碳四烯烃耦合制备丙烯的工艺。

背景技术

目前现有技术中，甲醇制备丙烯的工艺主要有两种：MTO技术和MTP技术。与MTO技术相比，MTP技术采用固定床反应器，易于放大、风险小，工业化的把握性很大，同时副产物市场是容量巨大的汽油、液化石油气及燃料气，具有较高的经济效益。但是甲醇制备低碳烯烃是强放热反应，生成低碳烯烃过程中产生大量的反应热，反应热难以移除，需用大量的水作为稀释剂，导致操作成本高；另外，大量反应热的存在将会导致催化剂积炭失活太快，不利于催化剂的稳定性能。

炼厂碳四烯烃通过催化裂解生产丙烯是近年来碳四烯烃综合利用的研究热点。碳四烯烃催化裂解是较强的吸热反应，为保持整个反应过程的平稳进行，在生产过程中常在原料中加入大量水蒸气作为稀释剂或热载体。

发明内容

本发明提供了一种丙烯的两段式制备工艺，将甲醇裂解的放热反应与炼厂碳四烯烃裂解的吸热反应在两段装有催化剂的固定床反应器中进行耦合，实现放热反应与吸热反应之间能量的互补，有效降低了第二段固定床反应器中裂解反应的反应温度，减少了稀释剂水的用量，从而降低了生产成本，是一种丙烯单程选择性及P/E比较高的工艺。

本发明一种丙烯的两段式制备工艺，是以甲醇和炼厂碳四烯烃为原料，水为稀释剂，采用两段固定床反应器，进行耦合制备丙烯。具体步骤包括：

（1）甲醇和水的混合液经过装有催化剂的第一段固定床反应器进行反应，得到二甲醚、甲醇和水的反应混合物流；

（2）将步骤（1）得到的反应混合物流与炼厂碳四烯烃混合，经过装有催化剂的第二段固定床反应器反应，精制分离出料。

其中，第一段固定床反应器中的催化剂为含有质量分数50%-85%的ZSM-5分子筛催化剂，第二段固定床反应器中的催化剂为镁元素改性的ZSM-5分子筛催化剂，含有质量分数为55%-80%的ZSM-5分子筛，镁元素在催化剂中的质量含量为0.1%-10%，优选为2%-5%，所述镁元素来源于氧化镁，镁元素与分子筛的结合方式一般以离子键和/或吸附方式结合。催化剂中分子筛的质量含量能够直接影响催化剂的强度和反应活性，若分子筛的含量过低，则作为催化剂反应中心的酸性位过少，使催化剂的活性显著降低；若分子筛的含量过高，则由于粘结剂的减少使催化剂的强度过低，在运输、填装和使用过程中容易造成催化剂的粉碎，影响使用。 

所述的镁元素改性的ZSM-5分子筛催化剂，是指镁元素对ZSM-5分子筛进行修饰。镁元素是常用的酸性调变剂，使分子筛的B酸位向L酸位转化，作为活性中心，使得步骤（1）得到的反应混合物流与炼厂碳四烯烃反应制备丙烯。镁元素含量的高低能够影响其对酸性的调变效果，若镁元素含量低于0.1%，则对催化剂没有任何调变效果，而镁元素质量含量高于10%，则会大幅度破坏分子筛的结构，影响反应活性，所以在本发明中选用该含量搭配的催化剂具有较高的反应活性和选择性，同时在第二段固定床反应器中使用镁元素改性的ZSM-5分子筛催化剂，稳定性好，在此工艺中提高了丙烯的选择性和P/E比。

第一段固定床反应器和第二段固定床反应器中的催化剂除了含有上述成分外，余量为本领域技术人员公知的粘结剂，采用如铝溶胶或硅溶胶。

本发明中采用的催化剂均按现有技术制备得到，其中，ZSM-5分子筛的硅铝摩尔比均为10-600，优选为25-260。若硅铝比高于600，热稳定性和导热性好，但酸性弱，反应活性低；若硅铝比低于10，将导致催化剂的稳定性变差，所以该硅铝比的范围既可以保证催化剂有较高的稳定性又可以保证有较高的反应活性。ZSM-5分子筛的晶粒尺度均为0.05μm-10μm，优选为0.2μm-1.5μm，ZSM-5分子筛的晶粒尺度会影响其在反应中的反应活性和选择性，若晶粒尺度过大，催化剂的反应活性低，使得催化性能小；若晶粒尺度过小，催化剂选择性过低，使得丙烯选择性过低。