[发明专利]甲醇和副产C4耦合生产低碳烯烃的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种甲醇和副产C4耦合生产低碳烯烃的装置。

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。

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。

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碳基收率一般均在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。

在甲醇制烯烃的生产过程中，不可避免的会产生某些副产物，如甲烷、乙烷、丙烷、氢气、碳四以上高碳烃等，关于这些副产物的如何利用一直是存在争论的问题。CN 200510116701公布了一种以硅铝磷分子筛为催化剂制备丙烯的方法，在固定床或流化床反应器中，350～550℃、压力为0.1～0.3兆帕、空速为0.1～300小时-1的条件下进行催化裂解反应，采用干气、裂解油气或碳四组分生成低碳烯烃，并在分离出丙烯后，将剩余的所有部分循环返回反应器作为裂解原料，当以裂解油气为原料时，丙烯收率比用FCC催化剂的丙烯收率提高了1.3个百分点，当用乙烯作为原料时，SAPO-34分子筛在催化剂中的质量含量为90%时，丙烯收率约为33%，仍然存在低碳烯烃收率较低的问题。

显然，如果能够将甲醇转化制低碳烯烃过程中副产的C4进一步转化为低碳烯烃，可以有效提高甲醇的碳基效率，但是现有技术均存在低碳烯烃收率较低的问题。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较低的问题，提供一种新的甲醇和副产C4耦合生产低碳烯烃的装置。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：一种甲醇和副产C4耦合生产低碳烯烃的装置，主要包括甲醇转化反应器3、反应器外置第三级旋风分离器26、第一再生器4、再生器外置第三级旋风分离器8、第二再生器15、C4裂解反应器16，甲醇转化反应器3开有催化剂出口与第一再生器4相连，第一再生器4开有催化剂出口与甲醇转化反应器3相连，甲醇转化反应器3顶部开有产品气出口7与反应器外置第三级旋风分离器26相连，第一再生器4顶部开有烟气出路9，分别与再生器外置第三级旋风分离器8、第二再生器15相连，第二再生器15顶部开有烟气出口13与再生器外置第三级旋风分离器8相连，第二再生器15开有催化剂出口与C4裂解反应器16相连，C4裂解反应器16开有催化剂出口与第二再生器15相连，C4裂解反应器16开有产品气出口22与反应器外置第三级旋风分离器26相连。

上述技术方案中，所述甲醇转化反应器3、第一再生器4、第二再生器15、C4裂解反应器16内部沉降区均设有一、二级旋风分离器；所述甲醇转化反应器3、第一再生器4、第二再生器15、C4裂解反应器16均为流化床。