[发明专利]甲醇制烯烃的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及烯烃生产技术领域，具体而言，涉及一种甲醇制烯烃的装置及方法。

背景技术

目前，乙烯、丙烯等低碳烯烃是最基本的化工原料，尤其是乙烯的生产能力是衡量一个国家和地区化工水平的标志之一。乙烯和丙烯的主要生产方式是以石油为原料的裂解方式，如石脑油蒸汽裂解、重油催化裂解以及乙烷裂解等，其中，催化裂化装置生产的副产品中也有丙烯。我国的乙烯和丙烯的主要来源是通过石脑油蒸汽裂解。而我国的乙烯、丙烯等低碳烯烃的市场需求远大实际生产，每年需要大量进口乙烯、丙烯衍生物来弥补市场缺口。

我国石油资源严重短缺，2012年石油对外依存度达到55％以上，严重影响我国能源战略安全。以石油基为来源的乙烯和丙烯生产路线要消耗宝贵的石油资源，由于我国煤炭资源丰富，开展煤基烯烃生产路线具有重要意义。这样，一方面可以减少石油资源消耗，另一方面提高了煤炭利用效率和经济价值。煤基烯烃的生产路线为：煤气化、合成气净化、甲醇合成、甲醇制烯烃、烯烃分离以及烯烃聚合生产聚乙烯和聚丙烯。目前我国甲醇的产量相对过剩，甲醇市场低迷，利用甲醇转化生产低碳烯烃不仅能缓解乙烯和丙烯的市场短缺，同时还提高了甲醇生产企业经济效益。

甲醇制低碳烯烃采用磷酸硅铝分子筛(简称SAPO-34分子筛)，在反应过程中会产生高碳化合物，高碳化合物不能通过磷酸硅铝分子筛的孔道，高碳化合物残留在磷酸硅铝分子筛中。这样在磷酸硅铝分子筛中形成积炭，容易堵塞磷酸硅铝分子筛孔道，造成磷酸硅铝分子筛催化剂的催化活性降低。由于催化剂可以周期性的再生，烧掉催化剂表面的积炭就可以恢复催化剂活性。

国内外专利报道了多种甲醇制烯烃的方法和装置，通常甲醇制烯烃的装置包括反应器和再生器，反应器采用流化床反应器，再生器采用流化床再生器。

大量研究表明，甲醇在SAPO-34分子筛上转化生成乙烯、丙烯等低碳烯烃过程遵循烃池反应机理(Haw,J.F.；Song,W.；Marcus,D.M.The mechanism of methanol to hydrocarbon catalysis [J],Acc.Chem.Res.,2003,36:317-326)，新催化剂只有经过一个动力学诱导期之后，即SAPO-34分子筛内产生烃池物种后，SAPO-34分子筛才具有较高的乙烯、丙烯等低碳烯烃选择性。烃池物种是一种类似于积炭的物种，其中，多甲基苯被广泛认为是活性物种。齐国祯等研究表明(Qi,Guozhen；Xie,Zaiku.et al.Behaviors of coke deposition on SAPO-34catalyst during methanol conversion to light olefins[J],Fuel Processing Technology,2007,88:437-441)，当催化剂上含有一定量的积炭时，SAPO-34分子筛显示出高的低碳烯烃选择性。大连化物所刘中民等研究表明(Li,Jinzhe；Wei,Yingxu；Chen,Jingrun.et al.Observation of heptamethylbenzeniumcation over SAPO-type molecular sieve DNL-6under real MTO conversion conditions[J],JACS,2012,134:836-839)，七甲基苯为活性中间物种。因此，在甲醇转化生产低碳烯烃过程中，催化剂上含有一定量的积炭活性物种对于提高低碳烯烃选择性具有重要意义。

为此，业界内提出多种方法来提高在甲醇制烯烃过程中的低碳烯烃的选择性。例如，美国埃克森美孚公司专利CN98806533.9公开了一种用含要求碳质沉积的分子筛催化剂使含氧物转化成烯烃的方法，将含低碳量的再生催化剂与反应后的部分含高碳量的待生催化剂混合，使进入反应器的催化剂含有一定量的积炭，促进低碳烯烃的选择性。待生催化剂的积炭含量高，再生催化剂的积炭含量低，混合之后催化剂的内外表面的积炭含量并不均匀，不利于提高乙烯、丙烯等低碳烯烃选择性。