專利名稱：甲醇制烯烴產(chǎn)品氣中催化劑的脫除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種甲醇制烯烴產(chǎn)品氣中催化劑的脫除方法。
背景技術(shù)：
低碳烯烴，指乙烯和丙烯，是兩種重要的基礎(chǔ)化工原料，其需求量在不斷增加。一般地，乙烯、丙烯是通過石油路線來生產(chǎn)，但由于石油資源有限的供應(yīng)量及較高的價格，由石油資源生產(chǎn)乙烯、丙烯的成本不斷增加。近年來，人們開始大力發(fā)展替代原料轉(zhuǎn)化制乙烯、丙烯的技術(shù)。其中，一類重要的用于低碳烯烴生產(chǎn)的替代原料是含氧化合物，例如醇類 (甲醇、乙醇)、醚類(二甲醚、甲乙醚)、酯類(碳酸二甲酯、甲酸甲酯)等，這些含氧化合物可以通過煤、天然氣、生物質(zhì)等能源轉(zhuǎn)化而來。某些含氧化合物已經(jīng)可以達到較大規(guī)模的生產(chǎn)，如甲醇，可以由煤或天然氣制得，工藝十分成熟，可以實現(xiàn)上百萬噸級的生產(chǎn)規(guī)模。由于含氧化合物來源的廣泛性，再加上轉(zhuǎn)化生成低碳烯烴工藝的經(jīng)濟性，所以由含氧化合物轉(zhuǎn)化制烯烴(OTO)的工藝，特別是由甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴(MTO)的工藝受到越來越多的重視。US 4499327專利中對磷酸硅鋁分子篩催化劑應(yīng)用于甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴工藝進行了詳細研究，認為SAP0-34是MTO工藝的首選催化劑。SAP0-34催化劑具有很高的低碳烯烴選擇性，而且活性也較高，可使甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的反應(yīng)時間達到小于10秒的程度，更甚至達到提升管的反應(yīng)時間范圍內(nèi)。US 4338475專利中公開了一種使甲醇轉(zhuǎn)化成烯烴的方法，其中通過反應(yīng)器內(nèi)的旋風分離器從反應(yīng)產(chǎn)物物流中分離出催化劑。催化劑在反應(yīng)器內(nèi)由于機械應(yīng)力容易磨損破碎而產(chǎn)生粉末狀顆粒，由于其尺寸小、重量較輕，反應(yīng)器內(nèi)的旋風分離器不能有效除去催化劑粉末，隨反應(yīng)產(chǎn)物物流夾帶出反應(yīng)器，催化劑粉末越小，越難通過常規(guī)的方法分離。因此，該方法中催化劑脫除效率較低、損失量較大。US 6121504中介紹了一種OTO系統(tǒng)，含氧化合物轉(zhuǎn)化制烯烴反應(yīng)器產(chǎn)生的反應(yīng)產(chǎn)物物流，所述反應(yīng)產(chǎn)物物流通過換熱器有效回收熱量，但并未說明如何處理反應(yīng)產(chǎn)物物流中夾帶離開反應(yīng)器的催化劑粉末。隨反應(yīng)產(chǎn)物物流夾帶的催化劑顆粒若不能及時清除，會在整個工藝的某些分離工序設(shè)備上沉積，造成大麻煩。同時由于甲醇制烯烴催化劑價格昂貴，因此，需要盡可能多的回收反應(yīng)產(chǎn)物物流夾帶的催化劑顆粒，并將之從主要產(chǎn)物物流中脫除。現(xiàn)有技術(shù)均沒有較好的解決該問題。本發(fā)明有針對性的解決了該問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中存在的產(chǎn)品氣中夾帶催化劑脫除效率較低的問題，提供一種新的甲醇制烯烴產(chǎn)品氣中催化劑的脫除方法，該方法具有產(chǎn)品氣中夾帶催化劑脫除效率較高的優(yōu)點。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種甲醇制烯烴產(chǎn)品氣中催化劑的脫除方法，主要包括如下步驟(1)攜帶催化劑的產(chǎn)品氣物流I進入內(nèi)置于反應(yīng)器的氣固分離設(shè)備，獲得催化劑含量小于0.4克/米3的產(chǎn)品氣物流II ； (2)所述產(chǎn)品氣物流 II進入外置于反應(yīng)器的氣固分離設(shè)備，獲得催化劑含量小于0. 1克/米3的產(chǎn)品氣物流III ； (3)所述產(chǎn)品物流III經(jīng)冷卻、急冷后形成第一催化劑濃度的液固混合料流I，進入催化劑脫除設(shè)備，獲得低于第一催化劑濃度的液固混合料流II。上述技術(shù)方案中，所述催化劑包括SAP0-34;所述內(nèi)置于反應(yīng)器的氣固分離設(shè)備為至少為一級的旋風分離器；所述外置于反應(yīng)器的氣固分離設(shè)備為旋風分離器，內(nèi)置至少 100個立管式高效旋風管；所述冷卻、急冷過程采用的介質(zhì)為水；所述第一催化劑濃度在 0. 3 2. 0克/千克；所述液固混合料流II中催化劑濃度小于0. 2克/千克；在所述催化劑脫除設(shè)備中脫除催化劑的過程中采用過濾或洗滌的方法。本發(fā)明中，產(chǎn)品物流III經(jīng)與水蒸氣在換熱器中換熱后被冷卻至300°C以下，然后進入急冷塔，所述急冷塔為板式塔，選自篩板塔或泡罩塔。急冷介質(zhì)采用水，急冷塔頂出產(chǎn)品氣，塔底形成35 60°C的第一催化劑濃度的液固混合料流I，然后用泵打入催化劑脫除設(shè)備，可采用過濾或洗滌的方法，脫除混合料流I中夾帶的催化劑顆粒，同時形成低于第一催化劑濃度的液固混合料流II和渣漿。所述渣漿中含有產(chǎn)品氣夾帶的至少90%的催化劑顆粒。本發(fā)明中，催化劑的脫除效率=(1-液固混合料流II中催化劑質(zhì)量/產(chǎn)品氣物流 II中催化劑質(zhì)量)X 100%。采用本發(fā)明的方法，除內(nèi)置于反應(yīng)器的傳統(tǒng)旋風分離器外，還在反應(yīng)器外設(shè)有內(nèi)置高效旋風管的旋風分離器，該旋風分離器類似于催化裂化煙氣管道上的“三級旋風分離器”，可保證10微米左右的催化劑細粉的有效脫除。另外，旋風分離器不能脫除的催化劑細粉隨物流進入冷卻、急冷工序，隨液態(tài)物流被冷卻下來的催化劑細粉再進入催化劑脫除設(shè)備，采用過濾或洗滌的方法進行最終脫除。因此，采用本發(fā)明的方法，有效回收了產(chǎn)品物流攜帶的催化劑細粉，降低了甲醇制烯烴工藝的催化劑消耗。采用本發(fā)明的技術(shù)方案所述催化劑包括SAP0-34;所述內(nèi)置于反應(yīng)器的氣固分離設(shè)備為至少為一級的旋風分離器；所述外置于反應(yīng)器的氣固分離設(shè)備為旋風分離器，內(nèi)置至少100個立管式高效旋風管；所述冷卻、急冷過程采用的介質(zhì)為水；所述第一催化劑濃度在0. 3 2. 0克/千克；所述液固混合料流II中催化劑濃度小于0. 2克/千克；在所述催化劑脫除設(shè)備中脫除催化劑的過程中采用過濾或洗滌的方法，產(chǎn)品氣中夾帶催化劑的脫除效率達到98. 2%，取得了較好的技術(shù)效果。下面通過實施例對本發(fā)明作進一步的闡述，但不僅限于本實施例。
具體實施例方式實施例1在甲醇制烯烴反應(yīng)系統(tǒng)中，反應(yīng)器采用快速流化床，催化劑采用SAP0-34，以純度為99. 5%的甲醇進料，進料量為4. 2噸/小時，反應(yīng)溫度為465°C，反應(yīng)區(qū)氣相線速為1. 25 米/秒，反應(yīng)器沉降段內(nèi)設(shè)有兩級旋風分離器，兩級旋風分離器出口催化劑含量約為0. 21 克/米3，在反應(yīng)器外設(shè)有內(nèi)置100個高效旋風管的旋風分離器，旋風管為立管式，可有效回收7微米以上的催化劑細粉，外置旋風分離器出口催化劑含量約為0. 05克/米3。產(chǎn)品氣冷卻、急冷工序采用的介質(zhì)為水，形成的液固混合料流I的溫度約40°C，其中第一催化劑濃度為0. 8克/千克，進入催化劑脫除設(shè)備，采用過濾法進行液固料流中催化劑的脫除，設(shè)置兩個液固料流過濾器，一開一備，獲得液固混合料流II，液固混合料流II中催化劑的濃度約為0. 08克/千克。產(chǎn)品氣中的催化劑經(jīng)過整個步驟脫除后，產(chǎn)品氣夾帶的催化劑的脫除效率為98. 2%。實施例2在如實施例1所述的條件下，降低甲醇進料量為2. 86噸/小時，并在甲醇進料中添加水蒸氣，水蒸氣與甲醇的質(zhì)量比為0. 12，反應(yīng)區(qū)氣相線速為0. 98米/秒，內(nèi)置旋風分離器出口催化劑含量約為0. 38克/米3，外置旋風分離器出口催化劑含量約為0. 097克/米 3。液固混合料流I中第一催化劑濃度為1.94克/千克，液固混合料流II中催化劑的濃度約為0. 17克/千克。產(chǎn)品氣中的催化劑經(jīng)過整個步驟脫除后，產(chǎn)品氣夾帶的催化劑的脫除效率為93. 4%0比較例1在如實施例1所述的條件下，只是在反應(yīng)器外不設(shè)置旋風分離器，內(nèi)置旋風分離器出口催化劑含量約為0. 23克/米3，液固混合料流I中第一催化劑濃度為1. 23克/千克， 液固混合料流II中催化劑的濃度約為0. 25克/千克。產(chǎn)品氣中的催化劑經(jīng)過整個步驟脫除后，產(chǎn)品氣夾帶的催化劑的脫除效率為89. 5%。顯然，采用本發(fā)明的方法，有效脫除了產(chǎn)品氣中夾帶的催化劑細粉，具有較大的技術(shù)優(yōu)勢，可用于低碳烯烴的工業(yè)生產(chǎn)中。
權(quán)利要求
1.一種甲醇制烯烴產(chǎn)品氣中催化劑的脫除方法，主要包括以下步驟(1)攜帶催化劑的產(chǎn)品氣物流I進入內(nèi)置于反應(yīng)器的氣固分離設(shè)備，獲得催化劑含量小于0. 4克/米3的產(chǎn)品氣物流II ；(2)所述產(chǎn)品氣物流II進入外置于反應(yīng)器的氣固分離設(shè)備，獲得催化劑含量小于0.1 克/米3的產(chǎn)品氣物流III ；(3)所述產(chǎn)品物流III經(jīng)冷卻、急冷后形成第一催化劑濃度的液固混合料流I，進入催化劑脫除設(shè)備，獲得低于第一催化劑濃度的液固混合料流II。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇制烯烴產(chǎn)品氣中催化劑的脫除方法，其特征在于所述催化劑包括SAPOH
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇制烯烴產(chǎn)品氣中催化劑的脫除方法，其特征在于所述內(nèi)置于反應(yīng)器的氣固分離設(shè)備為至少為一級的旋風分離器；所述外置于反應(yīng)器的氣固分離設(shè)備為旋風分離器，內(nèi)置至少100個立管式高效旋風管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇制烯烴產(chǎn)品氣中催化劑的脫除方法，其特征在于所述冷卻、急冷過程采用的介質(zhì)為水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇制烯烴產(chǎn)品氣中催化劑的脫除方法，其特征在于所述第一催化劑濃度在0. 3 2. 0克/千克。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇制烯烴產(chǎn)品氣中催化劑的脫除方法，其特征在于所述液固混合料流II中催化劑濃度小于0. 2克/千克。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇制烯烴產(chǎn)品氣中催化劑的脫除方法，其特征在于在所述催化劑脫除設(shè)備中脫除催化劑的過程中采用過濾或洗滌的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種甲醇制烯烴產(chǎn)品氣中催化劑的脫除方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的產(chǎn)品氣中夾帶催化劑脫除效率較低的問題，本發(fā)明通過采用一種甲醇制烯烴產(chǎn)品氣中催化劑的脫除方法，主要包括如下步驟(1)攜帶催化劑的產(chǎn)品氣物流Ⅰ進入內(nèi)置于反應(yīng)器的氣固分離設(shè)備，獲得催化劑含量小于0.4克/米3的產(chǎn)品氣物流Ⅱ；(2)所述產(chǎn)品氣物流Ⅱ進入外置于反應(yīng)器的氣固分離設(shè)備，獲得催化劑含量小于0.1克/米3的產(chǎn)品氣物流Ⅲ；(3)所述產(chǎn)品物流Ⅲ經(jīng)冷卻、急冷后形成第一催化劑濃度的液固混合料流Ⅰ，進入催化劑脫除設(shè)備，獲得低于第一催化劑濃度的液固混合料流Ⅱ的技術(shù)方案較好地解決了上述問題，可用于低碳烯烴的工業(yè)生產(chǎn)中。
文檔編號C07C7/00GK102276401SQ201010199778
公開日2011年12月14日 申請日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月11日
發(fā)明者俞志楠, 鐘思青, 陳偉, 齊國禎 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院