專利名稱：甲醇制烯烴反應-再生系統(tǒng)中再生催化劑返回反應器的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種甲醇制烯烴反應-再生系統(tǒng)中再生催化劑返回反應器的方法。
背景技術：
低碳烯烴，即乙烯和丙烯，是兩種重要的基礎化工原料，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)展替代原料轉化制乙烯、丙烯的技術。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，再加上轉化生成低碳烯烴工藝的經(jīng)濟性，所以由含氧化合物轉化制烯烴(OTO)的工藝，特別是由甲醇轉化制烯烴(MTO)的工藝受到越來越多的重視。US4499327專利中對磷酸硅鋁分子篩催化劑應用于甲醇轉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，可使甲醇轉化為低碳烯烴的反應時間達到小于10秒的程度，更甚至達到提升管的反應時間范圍內(nèi)。US6166282中公布了一種甲醇轉化為低碳烯烴的技術和反應器，采用快速流化床反應器，氣相在氣速較低的密相反應區(qū)反應完成后，上升到內(nèi)徑急速變小的快分區(qū)后，采用特殊的氣固分離設備初步分離出大部分的夾帶催化劑。由于反應后產(chǎn)物氣與催化劑快速分離，有效的防止了二次反應的發(fā)生。經(jīng)模擬計算，與傳統(tǒng)的鼓泡流化床反應器相比，該快速流化床反應器內(nèi)徑及催化劑所需藏量均大大減少。但該方法存在低碳烯烴收率較低的問題。CN1723^52中公布了帶有中央催化劑回路的多級提升管反應裝置用于氧化物轉化為低碳烯烴工藝，該套裝置包括多個提升管反應器、氣固分離區(qū)、多個偏移元件等，每個提升管反應器各自具有注入催化劑的端口，匯集到設置的分離區(qū)，將催化劑與產(chǎn)品氣分開。但該方法存在低碳烯烴收率較低的問題?？焖倭骰卜磻饕驯蛔C明是甲醇制烯烴工藝的最佳選擇，為補充反應區(qū)內(nèi)催化劑的藏量，需要將待生催化劑返回反應區(qū)，而再生催化劑也返回反應區(qū)，這就直接帶來了待生催化劑和再生催化劑的反應區(qū)下部的混合問題，混合不均勻?qū)е路e碳分布和溫度分布較大，反應行為出現(xiàn)差別，直接引起低碳烯烴收率的降低?，F(xiàn)有技術沒有很好的解決該問題。本發(fā)明有針對性的解決了該問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是現(xiàn)有技術中低碳烯烴收率較低的問題，提供一種新的甲醇制烯烴反應-再生系統(tǒng)中再生催化劑返回反應器的方法。該方法用于低碳烯烴的生產(chǎn)中，具有低碳烯烴收率較高的優(yōu)點。為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術方案如下一種甲醇制烯烴反應-再生系統(tǒng)中再生催化劑返回反應器的方法，包括再生催化劑進入預混合區(qū)與待生催化劑混合，所述預混合區(qū)設在催化劑從汽提區(qū)返回反應區(qū)的輸送管路上，在預混合區(qū)內(nèi)混合后的催化劑進入快速流化床反應器的反應區(qū)，與主要為甲醇的原料接觸，生成包括低碳烯烴的產(chǎn)品。上述技術方案中，所述硅鋁磷分子篩選自SAP0-18、SAP0-34中的至少一種，優(yōu)選方案為SAP0-34 ；所述預混合區(qū)的流化介質(zhì)為水蒸氣；所述汽提區(qū)的汽提介質(zhì)為水蒸氣；所述快速流化床反應區(qū)內(nèi)的氣相線速為0. 9 2. 0米/秒；所述再生催化劑平均積碳量質(zhì)量分數(shù)為0. 01 2. 5%;預混合區(qū)混合后的催化劑平均積碳量質(zhì)量分數(shù)為1. 5 4. 0%;所述預混合區(qū)內(nèi)設置換熱管，與水換熱后發(fā)生蒸汽；所述催化劑從汽提區(qū)返回反應區(qū)的輸送管路至少為一個，每條輸送管路設置一個預混合區(qū)；所述反應區(qū)出口設置氣固快速分離設備； 所述在預混合區(qū)內(nèi)混合后的催化劑進入快速流化床反應器的反應區(qū)的下部。甲醇制烯烴工藝中反應器優(yōu)選采用快速流化床，為保證反應區(qū)內(nèi)催化劑的藏量， 需要將待生催化劑返回反應區(qū)下部，而現(xiàn)有技術中再生催化劑一般也直接返回反應區(qū)下部，這就直接帶來了待生催化劑和再生催化劑在反應區(qū)下部的混合問題?；旌喜痪鶆?qū)е录状疾煌姆磻袨?，比如說，甲醇接觸到高溫、低積碳的催化劑可能會發(fā)生分解反應， 生成不需要的副產(chǎn)物，直接導致低碳烯烴收率的降低。采用本發(fā)明的方法，在待生催化劑返回反應區(qū)的管路上設置預混合區(qū)，將再生催化劑導入該預混合區(qū)，保證待生催化劑和再生催化劑的充分混合，然后再進入反應區(qū)，這就保證了甲醇進料接觸到的催化劑的均勻程度最大化，大大降低了副產(chǎn)物的收率。另外，由于預混合區(qū)導入的是高溫的再生催化劑，使得待生催化劑溫度也提高，這樣可以使水蒸氣進一步汽提出待生催化劑夾帶的未在汽提區(qū)汽提出來的反應產(chǎn)物，進一步提高了產(chǎn)品收率。因此，采用本發(fā)明的方法，可以實現(xiàn)提高低碳烯烴收率的目的。采用本發(fā)明的技術方案所述硅鋁磷分子篩選自SAP0-18、SAP0-34中的至少一種；所述預混合區(qū)的流化介質(zhì)為水蒸氣；所述汽提區(qū)的汽提介質(zhì)為水蒸氣；所述快速流化床反應區(qū)內(nèi)的氣相線速為0. 9 2. 0米/秒；所述再生催化劑平均積碳量質(zhì)量分數(shù)為 0. 01 2. 5% ；預混合區(qū)混合后的催化劑平均積碳量質(zhì)量分數(shù)為1. 5 4. 0% ；所述預混合區(qū)內(nèi)設置換熱管，與水換熱后發(fā)生蒸汽；所述催化劑從汽提區(qū)返回反應區(qū)的輸送管路至少為一個，每條輸送管路設置一個預混合區(qū)；所述反應區(qū)出口設置氣固快速分離設備；所述在預混合區(qū)內(nèi)混合后的催化劑進入快速流化床反應器的反應區(qū)的下部，低碳烯烴收率最高可達到82. 49 %重量，取得了較好的技術效果。


圖1為本發(fā)明所述方法的流程示意圖。圖1中，1為包括甲醇的原料熱進料；2為反應區(qū)；3為氣固快速分離設備；4為汽提區(qū)；5為待生催化劑去再生器；6為再生斜管；7為待生斜管；8為氣固旋風分離器；9為沉降區(qū)；10為集氣室；11為產(chǎn)品出口管線；12為換熱管；13為預混合區(qū)；14為再生催化劑自再生器來；15為待生催化劑去預混合區(qū)管路；16為預混合區(qū)混合后催化劑返回反應區(qū)管路；17為預混合區(qū)內(nèi)氣相物質(zhì)返回反應器管線；18為預混合區(qū)流化介質(zhì)入口管線；19為快速流化床反應器；20為汽提介質(zhì)入口管線。包括甲醇的原料在快速流化床反應器19的反應區(qū)2中與硅鋁磷分子篩催化劑接觸，生成包括低碳烯烴的產(chǎn)品，同時形成積碳催化劑，積碳催化劑經(jīng)汽提區(qū)4汽提后至少分為兩部分，一部分通過待生斜管7去再生器再生，一部分通過管路15進入預混合區(qū)13，與從再生斜管6來的再生完成的再生催化劑混合，并與自換熱管12來的冷卻水換熱，經(jīng)過混合和換熱后的催化劑從預混合區(qū)13出來經(jīng)管路16返回反應區(qū)2。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在甲醇制烯烴快速流化床反應-再生裝置中，反應系統(tǒng)型式如圖1所示。催化劑采用SAP0-34，反應器為快速流化床，反應區(qū)內(nèi)的氣相線速為1. 25米/秒，反應溫度為465°C， 反應壓力以表壓計為0. OlMPa0待生催化劑在汽提區(qū)經(jīng)過水蒸氣汽提后，分為兩部分，一部分通過待生斜管去再生器再生，一部分進入預混合區(qū)，與再生催化劑混合，再生催化劑積碳量為0. M%，混合后的催化劑積碳量為2. 37%。預混合區(qū)的流化介質(zhì)為水蒸氣，在預混合區(qū)設置換熱管，與冷卻水換熱，將混合催化劑的溫度降至478°C后返回反應區(qū)，與甲醇原料接觸，甲醇進料量為10千克/小時，生成的低碳烯烴產(chǎn)品和待生催化劑經(jīng)過氣固快速分離設備和旋風分離器分離后，氣相產(chǎn)品去計量和分析系統(tǒng)，分離出的催化劑進入汽提區(qū)，保持催化劑流動控制的穩(wěn)定性，反應器出口產(chǎn)物采用在線氣相色譜分析，實驗結果為低碳烯烴碳基收率為82.49% (重量)。實施例2按照實施例1所述的條件，反應區(qū)內(nèi)的氣相線速為2. 0米/秒，反應溫度為500°C。 再生催化劑積碳量為0.05%，混合后的催化劑積碳量為1.5%。保持催化劑流動控制的穩(wěn)定性，反應器出口產(chǎn)物采用在線氣相色譜分析，實驗結果為低碳烯烴碳基收率為80. 19%
(重量)。實施例3
按照實施例1所述的條件，反應區(qū)內(nèi)的氣相線速為0. 9米/秒，反應溫度為448°C。 再生催化劑積碳量為2. 5%，混合后的催化劑積碳量為3. 98%。保持催化劑流動控制的穩(wěn)定性，反應器出口產(chǎn)物采用在線氣相色譜分析，實驗結果為低碳烯烴碳基收率為78. 86%
(重量)。實施例4按照實施例1所述的條件，催化劑改為SAP0-18。保持催化劑流動控制的穩(wěn)定性， 反應器出口產(chǎn)物采用在線氣相色譜分析，實驗結果為低碳烯烴碳基收率為80. 24% (重
量)O比較例1按照實施例1所述的條件，不設置預混合區(qū)，再生催化劑直接返回反應區(qū)，反應溫度為472°C。保持催化劑流動控制的穩(wěn)定性，反應器出口產(chǎn)物采用在線氣相色譜分析，實驗結果為低碳烯烴碳基收率為80. 51% (重量)。
比較例2按照實施例2所述的條件，不設置預混合區(qū)，再生催化劑直接返回反應區(qū)，反應溫度為504°C。保持催化劑流動控制的穩(wěn)定性，反應器出口產(chǎn)物采用在線氣相色譜分析，實驗結果為低碳烯烴碳基收率為78. 97% (重量)。顯然，采用本發(fā)明的方法，可以達到提高低碳烯烴收率的目的，具有較大的技術優(yōu)勢，可用于低碳烯烴的工業(yè)生產(chǎn)中。
權利要求
1.一種甲醇制烯烴反應-再生系統(tǒng)中再生催化劑返回反應器的方法，包括再生催化劑進入預混合區(qū)與待生催化劑混合，所述預混合區(qū)設在催化劑從汽提區(qū)返回反應區(qū)的輸送管路上，在預混合區(qū)內(nèi)混合后的催化劑進入快速流化床反應器的反應區(qū)，與主要為甲醇的原料接觸，生成包括低碳烯烴的產(chǎn)品。
2.根據(jù)權利要求1所述甲醇制烯烴反應-再生系統(tǒng)中再生催化劑返回反應器的方法， 其特征在于所述硅鋁磷分子篩選自SAP0-18、SAP0-34中的至少一種。
3.根據(jù)權利要求2所述甲醇制烯烴反應-再生系統(tǒng)中再生催化劑返回反應器的方法， 其特征在于所述硅鋁磷分子篩選自SAP0-34。
4.根據(jù)權利要求1所述甲醇制烯烴反應-再生系統(tǒng)中再生催化劑返回反應器的方法， 其特征在于所述預混合區(qū)的流化介質(zhì)為水蒸氣；所述汽提區(qū)的汽提介質(zhì)為水蒸氣。
5.根據(jù)權利要求1所述甲醇制烯烴反應-再生系統(tǒng)中再生催化劑返回反應器的方法， 其特征在于所述快速流化床反應區(qū)內(nèi)的氣相線速為0. 9 2. 0米/秒。
6.根據(jù)權利要求1所述甲醇制烯烴反應-再生系統(tǒng)中再生催化劑返回反應器的方法， 其特征在于所述再生催化劑平均積碳量質(zhì)量分數(shù)為0. 01 2. 5% ；預混合區(qū)混合后的催化劑平均積碳量質(zhì)量分數(shù)為1. 5 4. 0%。
7.根據(jù)權利要求1所述甲醇制烯烴反應-再生系統(tǒng)中再生催化劑返回反應器的方法， 其特征在于所述預混合區(qū)內(nèi)設置換熱管，與水換熱后發(fā)生蒸汽。
8.根據(jù)權利要求1所述甲醇制烯烴反應-再生系統(tǒng)中再生催化劑返回反應器的方法， 其特征在于所述催化劑從汽提區(qū)返回反應區(qū)的輸送管路至少為一個，每條輸送管路設置一個預混合區(qū)。
9.根據(jù)權利要求1所述甲醇制烯烴反應-再生系統(tǒng)中再生催化劑返回反應器的方法， 其特征在于所述反應區(qū)出口設置氣固快速分離設備。
10.根據(jù)權利要求1所述甲醇制烯烴反應-再生系統(tǒng)中再生催化劑返回反應器的方法， 其特征在于所述在預混合區(qū)內(nèi)混合后的催化劑進入快速流化床反應器的反應區(qū)的下部。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種甲醇制烯烴反應-再生系統(tǒng)中再生催化劑返回反應器的方法，主要解決現(xiàn)有技術中低碳烯烴收率較低的問題。本發(fā)明通過采用一種甲醇制烯烴反應-再生系統(tǒng)中再生催化劑返回反應器的方法，包括再生催化劑進入預混合區(qū)與待生催化劑混合，所述預混合區(qū)設在催化劑從汽提區(qū)返回反應區(qū)的輸送管路上，在預混合區(qū)內(nèi)混合后的催化劑進入快速流化床反應器的反應區(qū)，與主要為甲醇的原料接觸，生成包括低碳烯烴的產(chǎn)品的技術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C07C1/20GK102276393SQ20101019985
公開日2011年12月14日 申請日期2010年6月11日 優(yōu)先權日2010年6月11日
發(fā)明者張惠明, 王洪濤, 鐘思青, 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