[发明专利]甲醇制烯烃的反应装置及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种甲醇制烯烃的反应装置及其应用。

背景技术

丙烯是现代有机化工的基础原料之一。受聚丙烯、丙烯腈、异丙苯、环氧丙烷等丙烯衍生物需求量的不断增大，丙烯需求也随之快速增长。目前，乙烯和丙烯主要是通过以石油为原料的工艺路线获得，而丙烯则主要来源于石油蒸汽裂解工艺和催化裂化工艺的副产。由于丙烯主要是作为副产获得的，所以丙烯产品产量往往受限于其工艺主产品的产量。由于近些年丙烯需求一直高于乙烯，为了生产或增产丙烯，研究人员开发了甲醇制丙烯（简称MTP）、烯烃转化制丙烯、烯烃裂解制丙烯等多种工艺路线，其中采用非石油资源的MTP工艺路线能有效解决丙烯的市场供需矛盾。

MTP生产工艺路线是以煤或天然气生产的甲醇为原料，转化获得丙烯产品。由于MTP反应是强放热反应，反应绝热温升高，但过高的反应温度不仅会降低工艺目的产物丙烯的选择性，而且过高的温度还易导致催化剂寿命缩短和安全问题，因此需要对MTP反应体系进行撤热；另一方面最优的反应选择性和转化率的温度区间相对较窄，因此对反应器的温度和温升控制要求高。由于MTP是增分子反应，低反应压力有利于提高目的产物丙烯的选择性，所以在对MTP反应体系进行撤热过程中应进料保持低压降。

US2010/0063337 A1描述了在多段固定床反应器间，采用气液混合物料激冷前一固定床出来的高温反应产物，以控制下一段固定床入口的反应温度，气液相激冷物料也是其反应原料，来自于MTP反应器前的甲醇制二甲醚反应器的反应产物冷凝的气液相。采用气液混合物料通过喷头喷入反应器段间形成微小液滴，通过液滴的汽化吸收热量激冷反应产物。但气液混合物料激冷对物料的进料方式和汽化时间等提出了非常严格的要求，因此对于喷头的设计、制造以及物料的清洁度提出了很高的要求，一旦段间出现未能完全汽化的情况，则可能对下一段固定床的催化剂造成损害。另一方面，为了保证MTP固定床入口反应温度的稳定，需要调节激冷物料的量，使固定床反应器的各段的进料和反应空速等发生变化，而影响反应产物和反应温度的变化，因此不利于反应条件的控制。各段反应原料的流量变化，易引起反应产物中含氧化合物的变化，一旦反应产物中的含氧化合物含量过高，则可能导致丙烯产品无法达到聚合级要求。

因此，需要开发新的甲醇制丙烯的方法，以实现MTP固定床反应器段间的有效撤热以及长周期稳定运行，同时又能解除固定床反应器反应温度与反应空速的相互影响和加快段间混合速度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有的技术中MTP多段固定床技术中激冷液相喷头设备要求高且易堵塞，固定床反应器反应温度与反应空速的相互影响，丙烯收率不稳定，含氧化合物含量过高，段间激冷液相汽化空间利用率不高的问题，提供一种新的甲醇制丙烯的反应装置。该装置不易堵塞，消除了反应温度和空速控制间的相互影响，有利于提高反应的丙烯收率和长周期稳定运行，反应产物中的含氧化合物含量能得到很好的控制。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种采用解决技术问题之一的反应装置生产烯烃的方法。

为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种甲醇制烯烃的反应装置，所述的反应装置主要包括催化剂床层16～21，分布器27～31，填料层22～26，装置内部最上层是催化剂床层16，催化剂床层16下部是分布器27，分布器27下部是填料层22，填料层22下部是催化剂床层17，以此排列方式，装置内部最下层是催化剂床层21，各床层之间设有进料口，分布器为分布管环管结构。

上述技术方案中，优选的技术方案为：催化剂床层16～21所用催化剂选自硅铝沸石、SAPO分子筛或其混合物；填料层22～26为金属或陶瓷材质，可为规整填料或散堆填料；各床层之间设有注入激冷物料的入口；反应器含有4～6个催化剂床层。

为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种甲醇制烯烃的方法，以甲醇为原料，在反应压力为0.03～2 MPaG，反应温度为390～650℃，原料重量空数为0.1~10h^-1的条件下，原料在上述权利要求1至4中任意一种反应装置内与催化剂接触反应生成含烯烃的流出物。