[发明专利]一种丙烯的生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及丙烯的制备方法，具体涉及一种使用甲醇为原料的丙烯的生产工艺。

背景技术

丙烯是现代化学工业中一种重要的基础化工原料，其需求量正在不断增大。丙烯传统的生产路线是石脑油的蒸汽裂解与催化裂化作为乙烯联产的产物而来。随着石油储备的消耗，国际原油价格不断上涨，导致以石油为原料生产丙烯的工艺成本不断升高，从而引发了以较为廉价的甲醇生产丙烯技术(MTP)的研究热潮。在当前原油价格很高且今后也难以下降的情况下，对于缺油、少气、富煤的中国来说，MTP技术更加突显出较强的竞争力和深远的战略意义。

欧洲专利EP0448000B1、中国专利CN1431982A等均已公开了固定床Lurgi工艺方法以及所使用的催化剂。该工艺方法采用γ-Al₂O₃将甲醇部分转化为二甲醚(DME)，再基于德国南方化学公司提供的改性ZSM-5分子筛催化剂，将含有DME、H₂O、甲醇的一次产物进一步转化，以较高的收率得到丙烯，同时副产少量乙烯、汽油和液化石油气(LPG)。有别于将甲醇一步法直接转化为丙烯工艺，两步法工艺将甲醇制丙烯反应中的热量分为了两部分，一部分用于甲醇制二甲醚反应(该反应发生在醚化反应区)，一部分用于含甲醇、二甲醚等含氧化合物制丙烯反应(该反应发生在OTP反应区，称为OTP反应)，从而控制了MTP整个反应放热的剧烈程度，保持了催化剂的长久活性。然而，Lurgi公司的两步法工艺采用了两种不同类型的催化剂，对催化剂的再生系统设置的多变性提出了更高要求，且增加了催化剂再生操作步骤的复杂性。

业内公知，ZSM-5分子筛催化剂具有酸性，既能催化甲醇脱水生成二甲醚，同时还能进一步将二甲醚转化为烯烃等产物。将MTP反应改性的ZSM-5分子筛催化剂用于醚化反应，其最佳反应温度远低于OTP反应的温度，因此同等条件下，醚化反应催化剂积炭速率远小于OTP反应催化剂的积炭速率。而如果将醚化反应温度提高逐渐靠近OTP反应温度，由于新鲜催化剂活性较高，二甲醚与甲醇不断快速反应转化为烯烃等产物，并且温度大幅度攀升，从而导致醚化反应失控。将醚化催化剂挂上一定炭之后降低其活性，可以有效控制醚化反应温度，不使其过早生成OTP反应产物，减少了作为目的产物的丙烯成为中间产物过早参加反应的可能性，保证了丙烯的最终收率。

CN1803738公开了一种OTP反应的连续方法，该工艺将C4以上重烯烃裂解制丙烯，使用移动床反应器将此反应区部分积炭催化剂用于OTP反应后再去烧炭再生，再生后催化剂循环用于C4以上重烯烃裂解制丙烯。通过这种使新鲜催化剂在催化反应之前就挂上一定含量炭的手段保证了OTP反应区催化剂一开始就保持在一个高丙烯选择性状态。然而，由于C4以上重烯烃分子尺寸较大，催化剂积炭主要集中在外表面，将其用于OTP反应，导致的结果是失活较快。如果将积炭催化剂再生后仍使内部挂有一定的炭含量，催化剂外表面几乎没有积炭，反应气体分子能顺利进入分子筛孔道，不但保证催化剂的活性和较长的寿命，而且同时保证了含炭催化剂初始阶段对丙烯的高选择性。此外将OTP积炭催化剂通过移动床循环至醚化反应区，能更好的控制两步法的温度与产物分布，最大程度实现丙烯的高选择性与高收率。

发明内容

本发明提供了一种丙烯的生产工艺，主要解决了如何使MTP催化剂始终保持高活性、高丙烯选择性的问题，最终实现提高丙烯收率与节约能耗的目的。

一种丙烯的生产工艺，包括如下步骤：

(1)在一次积炭的催化剂的作用下，将甲醇原料加热后通入醚化反应区发生醚化反应，反应后得到一次反应产物流；

所述的一次反应产物流包括甲醇、二甲醚和水；

(2)将步骤(1)得到的一次反应产物流与稀释剂混合换热后通入OTP反应区与再生催化剂接触，发生OTP反应，得到富含丙烯的二次反应产物流；

所述的二次反应产物流包括含氧化合物、C2～C4烯烃、C1～C4烷烃、C5及以上的烷烃、烯烃和芳烃；

所述的含氧化合物包括水、醇和醚；

(3)将步骤(2)的得到的二次反应产物流换热后送去分离区，经脱水及脱氧化物后，分离得到所述丙烯和其他副产物；

步骤(1)中所述的一次积炭的催化剂为步骤(2)中所述的再生催化剂催化OTP反应后积炭形成；

所述的一次积炭的催化剂在醚化反应区发生二次积炭后成为待生催化剂；

所述的待生催化剂经再生后成为再生催化剂重新进入OTP反应区进行循环。