[发明专利]一种催化剂预烃池化的方法及其设备

说明书

本发明属于低碳烯烃制备技术领域，公开了一种催化剂预烃池化的方法，再生催化剂进入预烃池化反应器，与活化介质发生预烃池化反应，形成“烃池”活性物种。本发明通过设置预烃池化设施，对再生催化剂进行“预烃池化”处理，使再生剂在进入含氧化合物转化反应器前形成“烃池”活性物种和积炭，改善转化反应器内催化剂的“烃池”活性物种分布和积炭分布，从而缩短或消除反应“诱导期”，提高再生剂含氧化合物制低碳烯烃反应的催化活性和选择性。

技术领域

本发明涉及一种提高含氧化合物转化制低碳烯烃选择性的方法及其设备，更具体地来说，涉及一种催化剂预烃池化(或称预活化)的方法及其设备。

背景技术

低碳烯烃，这里定义为乙烯和丙烯，是两种重要的基本有机化工原料。近年来，人们开始大力发展替代能源转化技术，如含氧化合物转化制烯烃(OTO)的工艺，含氧化合物包括甲醇、乙醇、二甲醚、甲乙醚等。由于含氧化合物来源的广泛性，再加上其制取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。

以甲醇或二甲醚为代表的含氧有机化合物，主要由煤基或天然气基的合成气生产。用以甲醇为代表的含氧化合物为原料生产以乙烯和丙烯为主的低碳烯烃工艺目前主要有美国UOP/Hyro公司的MTO技术、中国科学院大连化物所的DMTO技术和德国Lurgi公司的MTP技术。

以甲醇制取低碳烯烃工艺(简称MTO)的反应特点是快速反应、强放热、且剂醇比较低，在连续的反应-再生的密相流化床反应器中进行反应和再生。反应生成的富含乙烯和丙烯等低碳烯烃的高温油气，需要进行急冷和水洗，除去其中催化剂和降温后，送往下部烯烃分离系统进行分离。MTO工艺装置的目的产品是乙烯和丙烯，副产品为乙烷、丙烷、C5以上组分和燃料气(干气)，C4＝的碳基收率为10％左右。

近年来，MTO已成为业内人士研究的热点和重点。人们从加工流程、催化剂、工艺条件以及设备结构等方面进行了广泛的研究和探索，取得令人满意的成果，但有关如何提高低碳烯烃选择性的文献报道不多。

对于MTO技术而言，SAPO-34催化剂上一定量的积炭，可大大提高反应产物中低碳烯烃的产率(且存在最佳积炭范围，低碳烯烃的选择性最高)。因此，要对进入转化反应器的催化剂积炭量进行适当的控制，进而达到提高低碳烯烃选择性的目的。此外，对于具有最佳积炭量的催化剂而言，催化剂床层的积炭分布越均匀，产物中低碳烯烃的选择性就越高。因此，如何实现MTO反应器(区)内催化剂积炭分布的均匀控制是提高低碳烯烃选择性的关键之一。

US20060025646专利中涉及一种控制MTO反应器反应区中催化剂积炭量的方法，是将积炭催化剂(即待生催化剂，简称待生剂)一部分送入再生区烧炭，另一部分积炭催化剂与再生催化剂(简称再生剂)混合后返回到转化反应区继续反应。但是，该方法中进入提升管反应器内的两股催化剂之间的炭差很大，致使反应器内催化剂积炭分布很不均匀；而反应器内含有较多炭的催化剂以及含有很少炭的催化剂都对低碳烯烃的选择性不利，致使低碳烯烃选择性变差、目的产物(低碳烯烃)收率降低。

US 6166282中公布了一种甲醇转化为低碳烯烃的方法，采用快速流化床反应器，在气速较低的密相反应区反应完成后，反应气体与其夹带的催化剂一起上升到快分区，初步分离出大部分夹带催化剂。由于反应产物与催化剂的快速分离，有效地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。该方法的低碳烯烃碳基收率一般均在77％左右，也存在低碳烯烃收率较低的问题。

中国科学院大连化物所的DMTO技术采用湍流床反应器，其操作气速较低，通常为0.6～1.0m/s。该方法的低碳烯烃碳基收率一般均在78～80％。

在上述方法中，进入转化反应器内的再生剂与转化反应器内催化剂之间的碳差很大(而含有较多碳的催化剂以及含有很少碳的催化剂都对低碳烯烃的选择性不利)，都存在低碳烯烃选择性差、低碳烯烃收率低的问题。