一種由甲醇催化脫水制備丙烯的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種由甲醇催化脫水制備丙烯的系統(tǒng)與方法，該系統(tǒng)包括脫水反應(yīng)器、催化劑再生器、加熱爐、換熱器及分離單元，脫水反應(yīng)器入口與加熱爐及換熱器其中一個(gè)換熱通道連通構(gòu)成原料通道，脫水反應(yīng)器出口與換熱器另一個(gè)換熱通道及分離單元連通構(gòu)成產(chǎn)物通道，催化劑再生器與脫水反應(yīng)器內(nèi)部連通成催化劑的循環(huán)回路；反應(yīng)物料完成反應(yīng)后以產(chǎn)物形式排出，脫水反應(yīng)器內(nèi)置催化劑，催化劑進(jìn)入催化劑再生器再生恢復(fù)活性后返回脫水反應(yīng)器內(nèi)部循環(huán)使用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用ZSM?5分子篩在流化床結(jié)構(gòu)的脫水反應(yīng)器中進(jìn)行甲醇催化脫水反應(yīng)，將不需要的高碳烯烴全部循環(huán)轉(zhuǎn)化為丙烯，同時(shí)副產(chǎn)少量乙烯。因此，本發(fā)明的系統(tǒng)與方法具有極高的丙烯選擇性。
【專利說明】
一種由甲醇催化脫水制備丙烯的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種丙烯生產(chǎn)系統(tǒng)與方法，尤其是涉及一種由甲醇催化脫水制備丙烯的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]低碳烯烴，尤其是乙稀和丙烯是重要的化工基礎(chǔ)原料，隨著各國工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，其需求量越來越大。目前，低碳烯烴的主要生產(chǎn)方法是石腦油水蒸氣裂解和催化裂化裝置的副產(chǎn)。然而全球石油儲(chǔ)量有限，且分布不均，價(jià)格波動(dòng)較大，因此發(fā)展非石油路線的丙烯生產(chǎn)工藝，對(duì)于烯烴原料多元化具有非常重要的戰(zhàn)略意義。
[0003]甲醇催化脫水制烯烴技術(shù)是一種最有競(jìng)爭(zhēng)力的非石油路線，包括三個(gè)步驟:(I)由天然氣、煤或生物質(zhì)制備合成氣，(2)合成氣制甲醇，(3)甲醇脫水制烯烴。甲醇制烯烴過程是在酸性分子篩催化劑作用下完成的。目前使用的催化劑主要為ZSM-5分子篩及SAP0-34分子篩兩種。ZSM-5屬于MFI型分子篩，具有三維貫通的十元環(huán)折形孔道(0.51nmX0.55nm)及直形孔道(0.53nmX 0.56nm)。SAP0-34屬于CHA型分子篩，具有橢球形籠和八元環(huán)孔道結(jié)構(gòu)，籠的尺寸為1.1nmX0.65nm，而八元環(huán)孔徑僅為0.38nm。兩種催化劑由于孔道大小和形貌不同，反應(yīng)機(jī)理和產(chǎn)物分布也大不相同，ZSM-5的產(chǎn)物是以含有較高含量的丙烯、丁烯和戊烯為主的混合烯烴，SAP0-34則是以乙稀、丙烯和丁烯的混合烯烴。此外，兩種催化劑的結(jié)焦失活速率相差很大，SAP0-34結(jié)焦失活很快，而ZSM-5相對(duì)較慢。因此，目前形成了兩種甲醇脫水制烯烴的技術(shù)路線，分別稱為MTO路線和MTP路線，分別對(duì)應(yīng)于SAP0-34催化劑和ZSM-5催化劑。
[0004]MTO路線由于采用結(jié)焦失活快的SAP0-34分子篩，必須采用流化床催化反應(yīng)器，并采用流化床再生器連續(xù)再生催化劑，主要生產(chǎn)乙稀和丙烯，雙烯的總收率可達(dá)到80 %，如果加上丁烯齊聚再裂解制乙稀和丙烯的烯烴轉(zhuǎn)化裝置(OCP)，兩烯收率可達(dá)到85-90% JTP路線由于使用結(jié)焦失活較慢的ZSM-5催化劑，現(xiàn)有的技術(shù)大都采用固定床反應(yīng)器，催化劑間歇再生，一個(gè)周期20-30天。典型的技術(shù)路線就是德國魯奇公司的MTP技術(shù)。
[0005]德國專利DE4009459(1990)公開了一種兩步法由甲醇制烯烴的方法，采用ZSM-5分子篩催化劑，第一步采用絕熱式固定床反應(yīng)器，催化劑為活性氧化鋁，第二部采用列管式(換熱式)固定床反應(yīng)器，換熱介質(zhì)為高溫熔鹽。德國Lurgi公司發(fā)表的德國專利DE10233975和世界專利W02004018089公開了一種甲醇制丙烯的反應(yīng)器，具有多段絕熱固定床的結(jié)構(gòu)，反應(yīng)原料分為多股進(jìn)料，即反應(yīng)器的第一段反應(yīng)物出口與第二段的新鮮原料混合后進(jìn)入第二段，第二段的出口物料與第三段的原料混合后進(jìn)入第三段，依次類推。另外，Lurgi公司的專利W0200704124公開了一種甲醇制丙烯的方法，將反應(yīng)產(chǎn)物分離為碳二，碳三，碳四+碳五，碳五以上，芳烴和水幾股產(chǎn)物，并且碳四+碳五產(chǎn)物流循環(huán)返回到反應(yīng)器進(jìn)口，以增加丙烯收率。Lurgi公司的中國專利CN200780020432公開了一種操作調(diào)節(jié)其多段絕熱固定床反應(yīng)器的方法，采用水飽和的二甲醚和甲醇蒸汽，以及甲醇、二甲醚和水的液體噴霧進(jìn)入段間的物料分布噴嘴，調(diào)節(jié)所述蒸汽和液體的噴射比例，以便調(diào)節(jié)下游床層的進(jìn)口溫度。但是，實(shí)踐中，由于噴射速度很高，噴嘴孔徑很小，容易出現(xiàn)噴嘴堵塞的問題，操作運(yùn)行很不穩(wěn)定。
[0006]美國專利US20030139635和US7015369公開了一種由甲醇制丙烯的方法，采用兩步反應(yīng)，第一步采用酸性固體催化劑將甲醇轉(zhuǎn)化為二甲醚，轉(zhuǎn)化率大于50%，在進(jìn)入第二部的反應(yīng)器，兩步反應(yīng)過程都采用絕熱式固定床反應(yīng)器，而且第二步反應(yīng)為多個(gè)固定床反應(yīng)器串并連，原料(甲醇、二甲醚和水份)分為多股，分別進(jìn)入各個(gè)反應(yīng)器的進(jìn)口，同時(shí)第一個(gè)反應(yīng)器的出口與第二個(gè)反應(yīng)的進(jìn)口相連，其目的是降低每段反應(yīng)器的溫升，同時(shí)又可以提高產(chǎn)能。另外，特別地，反應(yīng)產(chǎn)物分離出的高碳烴返回到第一反應(yīng)器的進(jìn)口，借此提高丙烯的收率。
[0007]中國專利200710176604公開了一種采用流化床反應(yīng)器生產(chǎn)丙烯的方法，兩個(gè)反應(yīng)器，兩個(gè)再生器，分別采用SAP0-34和ZSM-5催化劑，甲醇和二甲醚進(jìn)其中一個(gè)反應(yīng)器，碳四及以上的烴進(jìn)第二個(gè)反應(yīng)器，乙稀也全部進(jìn)入第二反應(yīng)器，丙烯收率可達(dá)到74.5%。此外，中國專利200610117343，201010116464，201110116471 也公開了類似的技術(shù)。
[0008]中國專利200910056887為了克服固定床反應(yīng)器技術(shù)難以移除反應(yīng)熱的缺點(diǎn)，公開了一種采用流化床反應(yīng)器的由甲醇或二甲醚生產(chǎn)丙烯的方法，一個(gè)反應(yīng)器和一個(gè)再生器，采用ZSM-5催化劑，反應(yīng)器上安裝了一個(gè)附屬的移除反應(yīng)熱的換熱器，并采用乙稀和丁烯循環(huán)，丙烯的收率達(dá)到72-73%。中國專利201210392990公開了一種甲醇制烯烴中提高低碳烯烴收率的方法，包括A\B\C\D四個(gè)催化反應(yīng)器和一個(gè)蒸汽裂解爐，四個(gè)催化反應(yīng)器分別裝有ZSM-5分子篩和鈀和鉑催化劑，反應(yīng)器可以是固定床、移動(dòng)床或流化床，低碳烯烴產(chǎn)品包括乙稀和丙稀收率可達(dá)78.92 %。
[0009]中國專利201310127916公開了一種采用至少兩段流化床的流化床反應(yīng)器制備丙烯的方法，催化劑為ZSM-5分子篩，目的是減少反應(yīng)器的返混，提高收率。
[0010]在現(xiàn)有的技術(shù)中，多段固定床反應(yīng)器由于放熱量大，每段的甲醇濃度只有5-8wt%，反應(yīng)速率慢，且多段結(jié)構(gòu)進(jìn)一步增加了烯烴的停留時(shí)間，因此總低碳烯烴的選擇性不高。同時(shí)，頻繁(每隔600-1000小時(shí))的反應(yīng)/再生切換增加了操作和設(shè)備維修難度。而流化床路線中，SAP0-34的結(jié)焦速率快，甲醇的結(jié)焦損耗大，增加了催化劑再生的能耗，同時(shí)產(chǎn)物中乙烯選擇性較高。因此，采用ZSM-5分子篩作為催化劑，以循環(huán)流化床作為主反應(yīng)器，并且讓不需要的烯烴循環(huán)，是最佳的甲醇制丙烯工藝路線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種由甲醇催化脫水制備丙烯的系統(tǒng)和方法。具體而言，本發(fā)明采用ZSM-5分子篩在脫水反應(yīng)器中進(jìn)行甲醇催化脫水制備丙烯，同時(shí)副產(chǎn)少量乙烯，本發(fā)明的系統(tǒng)與方法具有高丙烯選擇性。
[0012]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0013]—種由甲醇催化脫水制備丙烯的系統(tǒng)，包括脫水反應(yīng)器、催化劑再生器、加熱爐、換熱器及分離單元，所述脫水反應(yīng)器和催化劑再生器為流化床反應(yīng)器;所述的脫水反應(yīng)器入口與加熱爐及換熱器其中一個(gè)換熱通道連通構(gòu)成原料通道，所述的脫水反應(yīng)器的出口與換熱器另一個(gè)換熱通道及分離單元連通構(gòu)成產(chǎn)物通道，所述的催化劑再生器與脫水反應(yīng)器內(nèi)部連通成催化劑的循環(huán)回路;反應(yīng)物料經(jīng)反應(yīng)原料通道進(jìn)入脫水反應(yīng)器，在脫水反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)后，經(jīng)產(chǎn)物通道以產(chǎn)物形式排出；所述的脫水反應(yīng)器內(nèi)置催化劑，所述的脫水反應(yīng)器內(nèi)的催化劑進(jìn)入催化劑再生器后再返回脫水反應(yīng)器內(nèi)部，所述催化劑是以ZSM-5分子篩為活性組分的粉末狀催化劑，所述ZSM-5分子篩為高硅分子篩。
[0014]進(jìn)一步地，所述的分離單元為將脫水反應(yīng)器出口的產(chǎn)物分離出主要含Cl?C4烷烴的燃?xì)?、乙烯、丙烯、水、主要含C5以上烷烴和芳烴的汽油餾分和C4?C7的高碳烯烴餾分的加壓和常壓精餾塔組。
[0015]進(jìn)一步地，所述的脫水反應(yīng)器或催化劑再生器為多級(jí)流化床，且級(jí)間采用氣泡破碎板進(jìn)行分隔。
[0016]一種由甲醇催化脫水制備丙烯的方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0017]a、含甲醇原料與循環(huán)的高碳烯烴餾分混合后，順序通過換熱器其中一個(gè)換熱通道、加熱爐后從脫水反應(yīng)器入口進(jìn)入脫水反應(yīng)器內(nèi)，在脫水反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行催化脫水制烯烴的反應(yīng)；
[0018]b、反應(yīng)后的產(chǎn)物從脫水反應(yīng)器出口流經(jīng)換熱器另一個(gè)換熱通道后進(jìn)入分離單元進(jìn)行分離，得到六種產(chǎn)物:含Cl?C4烷烴的燃?xì)?、乙烯、丙烯、水、主要含C5以上烷烴和芳烴的汽油餾分和C4?C7的高碳烯烴餾分；
[0019]C、脫水反應(yīng)器中的催化劑按一定流量進(jìn)入催化劑再生器進(jìn)行再生，催化劑再生器生成的再生催化劑按相同的流量返回脫水反應(yīng)器，構(gòu)成失活催化劑的連續(xù)再生回路。
[0020]進(jìn)一步地，所述的脫水反應(yīng)器中的催化劑是以ZSM-5分子篩為活性組分的粉末狀催化劑，所述ZSM-5分子篩為高硅分子篩，其硅鋁比為20-400，優(yōu)選為150-300。
[0021 ] 進(jìn)一步地，所述脫水反應(yīng)器內(nèi)的操作溫度為400?500 0C，優(yōu)選為450-500 °C，所述催化劑再生器內(nèi)的操作溫度為450?650°C。
[0022]進(jìn)一步地，所述的含甲醇原料為甲醇，或甲醇、二甲醚、水中的兩種或三種的混合物，所述的高碳烯烴餾分中含有C4?C7的烷烴的一種或多種。
[0023]進(jìn)一步地，所述甲醇原料中甲醇，或甲醇和二甲醚的質(zhì)量組成為50?100 %，水為O?50%;所述高碳烯烴餾分與甲醇原料的質(zhì)量比為0.1?1.0，優(yōu)選為0.2?0.6，更優(yōu)選為
0.3 ?O Ao
[0024]進(jìn)一步地，所述的含甲醇原料的空速為2?20公斤/公斤催化劑/小時(shí)，優(yōu)選為5?15公斤/公斤催化劑/小時(shí)。
[0025]進(jìn)一步地，所述的催化劑再生器下端進(jìn)入再生氣，上端流出再生尾氣;所述的再生氣中氧的體積濃度為5?25%，優(yōu)選為10?22%，更優(yōu)選為空氣，其余為氮?dú)?、二氧化碳和水中的一種或多種。
[0026]進(jìn)一步地，所述乙稀與甲醇原料和高碳烯烴餾分混合后作為脫水反應(yīng)器的反應(yīng)原料，以進(jìn)一步提高主產(chǎn)物丙烯的收率或選擇性。
[0027]進(jìn)一步地，所述脫水反應(yīng)器或催化劑再生器的操作壓力為0.1-1.0MPa，優(yōu)選為0.15-0.35MPa。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0029](I)乙烯和丙烯的選擇性在80%以上；
[0030](2)采用ZSM-5分子篩為催化劑，結(jié)焦速率慢，積炭量少，減輕了再生過程的能耗；
[0031](3)催化劑實(shí)現(xiàn)了連續(xù)反應(yīng)再生，避免了主反應(yīng)器的反應(yīng)/再生狀態(tài)的頻繁切換；
[0032](4)可以同時(shí)得到乙烯和丙烯，也可以只將丙烯作為主產(chǎn)物。
【附圖說明】
[0033]圖1為由甲醇催化脫水制備丙烯的系統(tǒng)的工藝流程圖。
[0034]圖中，100.脫水反應(yīng)器;200.催化劑再生器;300.加熱爐;400.換熱器;500.分離單元；10.原料物流；11-19.反應(yīng)物流;20.再生氣;30.再生尾氣;40.燃?xì)?50.乙烯;60.丙烯；70.水;80.汽油餾分;90.高碳烯烴餾分。
【具體實(shí)施方式】
[0035]一種由甲醇催化脫水制備丙烯的系統(tǒng)，如圖1所示，包括脫水反應(yīng)器100、催化劑再生器200、加熱爐300、換熱器400及分離單元500，脫水反應(yīng)器100與催化劑再生器200為流化床反應(yīng)器;脫水反應(yīng)器100入口與加熱爐300及換熱器400其中一個(gè)換熱通道連通構(gòu)成原料通道，脫水反應(yīng)器100的出口與換熱器400另一個(gè)換熱通道及分離單元500連通構(gòu)成產(chǎn)物通道，催化劑再生器200與脫水反應(yīng)器100內(nèi)部連通成循環(huán)回路;反應(yīng)物料經(jīng)反應(yīng)原料通道進(jìn)入脫水反應(yīng)器100，在脫水反應(yīng)器100內(nèi)反應(yīng)后，經(jīng)產(chǎn)物通道以產(chǎn)物形式排出；脫水反應(yīng)器100內(nèi)置催化劑，脫水反應(yīng)器100內(nèi)的催化劑進(jìn)入催化劑再生器200后再返回脫水反應(yīng)器100內(nèi)部，所述催化劑是以ZSM-5分子篩為活性組分的粉末狀催化劑，所述ZSM-5分子篩為高硅分子篩。
[0036]其中，分離單元500為將脫水反應(yīng)器100出口的產(chǎn)物分離出主要含Cl?C4烷烴的燃?xì)?0、乙烯50、丙烯60、水70、主要含C5以上烷烴和芳烴的汽油餾分80和C4?C7的高碳烯烴餾分90的加壓和常壓精餾塔組。
[0037]其中，脫水反應(yīng)器100或催化劑再生器200為多級(jí)流化床，且級(jí)間采用氣泡破碎板進(jìn)行分隔。
[0038]如圖1所示，一種由甲醇催化脫水制備丙烯的方法，包括以下步驟:
[0039]a、含甲醇原料10與循環(huán)的高碳烯烴餾分90混合后，順序通過換熱器400其中一個(gè)換熱通道、加熱爐300后從脫水反應(yīng)器100入口進(jìn)入脫水反應(yīng)器100內(nèi)，在脫水反應(yīng)器100內(nèi)進(jìn)行催化脫水制烯烴的反應(yīng)；
[0040]b、反應(yīng)后的產(chǎn)物從脫水反應(yīng)器100出口流經(jīng)換熱器400另一個(gè)換熱通道后進(jìn)入分離單元500進(jìn)行分離，得到六種產(chǎn)物:含Cl?C4烷烴的燃?xì)?0、乙烯50、丙烯60、水70、主要含C5以上烷烴和芳烴的汽油餾分80和C4?C7的高碳烯烴餾分90;
[0041]c、脫水反應(yīng)器100中的催化劑按一定流量進(jìn)入催化劑再生器200進(jìn)行再生，催化劑再生器200生成的再生催化劑按相同的流量返回脫水反應(yīng)器100，構(gòu)成失活催化劑的連續(xù)再生回路。
[0042]圖1中，11-19分別表示不同裝置或設(shè)備進(jìn)口或出口的反應(yīng)物流。
[0043]其中，脫水反應(yīng)器100中的催化劑是以ZSM-5分子篩為活性組分的粉末狀催化劑，所述ZSM-5分子篩為高硅分子篩，其硅鋁比為20-400，優(yōu)選為150-300。
[0044]其中，所述脫水反應(yīng)器100內(nèi)的操作溫度為400?500°C，優(yōu)選為450-500°C，所述催化劑再生器200內(nèi)的操作溫度為450?650°C。
[0045]其中，含甲醇原料10為甲醇，或甲醇、二甲醚、水中的兩種或三種的混合物，高碳烯烴餾分90中含有C4?C7的烷烴的一種或多種。
[0046]其中，所述甲醇原料10中甲醇，或甲醇和二甲醚的質(zhì)量組成為50?100 %，水為O?50 % ;所述高碳烯烴餾分90與甲醇原料10的質(zhì)量比為0.1?1.0，優(yōu)選為0.2?0.6，更優(yōu)選為0.3 ?0.4。
[0047]其中，含甲醇原料的空速為2?20公斤/公斤催化劑/小時(shí)，優(yōu)選為5?15公斤/公斤催化劑/小時(shí)。
[0048]其中，催化劑再生器200下端進(jìn)入再生氣20，上端流出再生尾氣30;再生氣20中氧的體積濃度為5?25%，優(yōu)選為10?22%，更優(yōu)選為空氣，其余為氮?dú)?、二氧化碳和水中的一種或多種。
[0049]其中，乙稀與甲醇原料和高碳烯烴餾分混合后作為脫水反應(yīng)器的反應(yīng)原料，以進(jìn)一步提高主產(chǎn)物丙烯的收率或選擇性。
[0050]其中，所述脫水反應(yīng)器100或催化劑再生器200的操作壓力為0.1-1.0MPa，優(yōu)選為
0.15-0.35MPa。
[0051 ]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0052]實(shí)施例1
[0053]如圖1所示，一種利用流化床進(jìn)行甲醇制低碳烯烴的反應(yīng)工藝，包含脫水反應(yīng)器100、催化劑再生器200、加熱爐300、換熱器400和分離單元500，脫水反應(yīng)器100與催化劑再生器200為流化床反應(yīng)器;脫水反應(yīng)器100中裝有40噸硅鋁比為200的HZSM-5高硅分子篩催化劑。原料物流10為甲醇和水，流量分別為200和130噸/小時(shí)。高碳烯烴餾分90包含C4-C6烴，流量為270噸/小時(shí)。原料物流和高碳烯烴餾分90混合，經(jīng)過換熱器400和加熱爐300后，溫度上升到400°C，進(jìn)入脫水反應(yīng)器100進(jìn)行反應(yīng)。因反應(yīng)放熱，脫水反應(yīng)器100內(nèi)的反應(yīng)溫度為480°C，甲醇轉(zhuǎn)化率為99.75%。催化劑再生器200中溫度為600°C，再生氣20為含5%氧氣的氧氮混合氣。從脫水反應(yīng)器100出來的產(chǎn)物經(jīng)熱量回收后，溫度降到200°C以下。經(jīng)分離單元500分離后，得到7噸/小時(shí)的乙烯50和70噸/小時(shí)的丙烯60，低碳烯烴的產(chǎn)率為88%。
[0054]實(shí)施例2
[0055]如圖1所示，一種利用流化床進(jìn)行甲醇制低碳烯烴的反應(yīng)工藝，包含脫水反應(yīng)器100、催化劑再生器200、加熱爐300、換熱器400和分離系統(tǒng)500，脫水反應(yīng)器100與催化劑再生器200為流化床反應(yīng)器;脫水反應(yīng)器100中裝有7噸硅鋁比為200的HZSM-5分子篩催化劑。原料物流10為甲醇和水，流量分別為200噸/小時(shí)和130噸/小時(shí)。高碳烯烴餾分90包含C4-C6烴，流量為200噸/小時(shí)。原料物流10和高碳烯烴餾分混合，經(jīng)過換熱器400和加熱爐300后，溫度上升到400°C，進(jìn)入脫水反應(yīng)器100進(jìn)行反應(yīng)。因反應(yīng)放熱，脫水反應(yīng)器100內(nèi)的反應(yīng)溫度為480°C，甲醇轉(zhuǎn)化率為94.97%。催化劑再生器200中溫度為650°C，再生氣20為含5%氧氣的氧氮混合氣。從脫水反應(yīng)器100出來的產(chǎn)物經(jīng)熱量回收后，溫度降到200°C以下。經(jīng)分離后，得到3.8噸/小時(shí)的乙烯50和73.5噸/小時(shí)的丙烯60，低碳烯烴的產(chǎn)率為88%。
[0056]實(shí)施例3
[0057]如圖1所示，一種利用流化床進(jìn)行甲醇制低碳烯烴的反應(yīng)工藝，包含脫水反應(yīng)器100、催化劑再生器200、加熱爐300、換熱器400和分離系統(tǒng)500，脫水反應(yīng)器100與催化劑再生器200為流化床反應(yīng)器;脫水反應(yīng)器100中裝有60噸硅鋁比為200的HZ SM-5分子篩催化劑。原料物流10為甲醇和水，流量分別為200噸/小時(shí)和150噸/小時(shí)。高碳烯烴餾分90包含C4-C6烴，流量為300噸/小時(shí)。原料物流10和高碳烯烴餾分90混合，經(jīng)過換熱器400和加熱爐300后，溫度上升到330°C，進(jìn)入脫水反應(yīng)器100進(jìn)行反應(yīng)。因反應(yīng)放熱，脫水反應(yīng)器100內(nèi)的反應(yīng)溫度為400°C，甲醇轉(zhuǎn)化率為98%。催化劑再生器200中溫度為550°C，再生氣20為含10%氧氣的氧氮混合氣。從脫水反應(yīng)器100出來的產(chǎn)物經(jīng)熱量回收后，溫度降到200°C以下。經(jīng)分離后，得到5噸/小時(shí)的乙烯和62噸/小時(shí)的丙烯，低碳烯烴的產(chǎn)率81 %。
[0058]實(shí)施例4
[0059]與實(shí)施例1不同的是，乙烯60也作為循環(huán)烴中的一種組分，與原料物流10及高碳烯烴餾分90—起返回反應(yīng)器，從而僅將丙烯60作為主要產(chǎn)物。產(chǎn)物經(jīng)分離后，得到75噸/小時(shí)的丙烯，低碳烯烴的產(chǎn)率為86%。
[0060]上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種由甲醇催化脫水制備丙烯的系統(tǒng)，其特征在于，包括脫水反應(yīng)器(100)、催化劑再生器(200)、加熱爐(300)、換熱器(400)及分離單元(500)， 所述脫水反應(yīng)器(100)和催化劑再生器(200)為流化床反應(yīng)器； 所述的脫水反應(yīng)器(100)入口與加熱爐(300)及換熱器(400)其中一個(gè)換熱通道連通構(gòu)成原料通道，所述的脫水反應(yīng)器(100)的出口與換熱器(400)另一個(gè)換熱通道及分離單元(500)連通構(gòu)成產(chǎn)物通道，所述的催化劑再生器(200)與脫水反應(yīng)器(100)內(nèi)部連通成催化劑的循環(huán)回路； 反應(yīng)物料經(jīng)反應(yīng)原料通道進(jìn)入脫水反應(yīng)器(100)，在脫水反應(yīng)器(100)內(nèi)反應(yīng)后，經(jīng)產(chǎn)物通道以產(chǎn)物形式排出； 所述的脫水反應(yīng)器(100)內(nèi)置催化劑，所述的脫水反應(yīng)器(100)內(nèi)的催化劑進(jìn)入催化劑再生器(200)后再返回脫水反應(yīng)器(100)內(nèi)部； 所述催化劑是以ZSM-5分子篩為活性組分的粉末狀催化劑，所述ZSM-5分子篩為高硅分子篩。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由甲醇催化脫水制備丙烯的系統(tǒng)，其特征在于，所述的分離單元(500)為將脫水反應(yīng)器(100)出口的產(chǎn)物分離出主要含Cl?C4烷烴的燃?xì)?40)、乙烯(50)、丙烯(60)、水(70)、主要含C5以上烷烴和芳烴的汽油餾分(80)和C4?C7的高碳烯烴餾分(90)的加壓和常壓精餾塔組。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由甲醇催化脫水制備丙烯的系統(tǒng)，其特征在于，所述的脫水反應(yīng)器(100)或催化劑再生器(200)為多級(jí)流化床，且級(jí)間采用氣泡破碎板進(jìn)行分隔。4.一種由甲醇催化脫水制備丙烯的方法，其特征在于，包括以下步驟: a、含甲醇原料(10)與循環(huán)的高碳烯烴餾分(90)混合后，順序通過換熱器(400)其中一個(gè)換熱通道、加熱爐(300)后從脫水反應(yīng)器(100)入口進(jìn)入脫水反應(yīng)器(100)內(nèi)，在脫水反應(yīng)器(100)內(nèi)進(jìn)行催化脫水制烯烴的反應(yīng)； b、反應(yīng)后的產(chǎn)物從脫水反應(yīng)器(100)出口流經(jīng)換熱器(400)另一個(gè)換熱通道后進(jìn)入分離單元(500)進(jìn)行分離，得到六種產(chǎn)物:含Cl?C4烷烴的燃?xì)?40)、乙烯(50)、丙烯(60)、水(70),主要含C5以上烷烴和芳烴的汽油餾分(80)和C4?C7的高碳烯烴餾分(90); C、脫水反應(yīng)器(100)中的催化劑按一定流量進(jìn)入催化劑再生器(200)進(jìn)行再生，催化劑再生器(200)生成的再生催化劑按相同的流量返回脫水反應(yīng)器(100)，構(gòu)成失活催化劑的連續(xù)再生回路。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種由甲醇催化脫水制備丙烯的方法，其特征在于，所述脫水反應(yīng)器(100)內(nèi)的操作溫度為400?500°C，所述催化劑再生器(200)內(nèi)的操作溫度為450?650。。。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種由甲醇催化脫水制備丙烯的方法，其特征在于，所述的含甲醇原料(1)為甲醇，或甲醇、二甲醚、水中的兩種或三種的混合物，所述的高碳烯烴餾分(90)中含有C4?C7的烷烴的一種或多種。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種由甲醇催化脫水制備丙烯的方法，其特征在于，所述甲醇原料(10)中甲醇，或甲醇和二甲醚的質(zhì)量組成為50?100%，水為O?50%;所述高碳烯烴餾分(90)與甲醇原料(10)的質(zhì)量比為0.1?1.0，優(yōu)選為0.2?0.6，更優(yōu)選為0.3?0.4。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種由甲醇催化脫水制備丙烯的方法，其特征在于，所述的含甲醇原料的空速為2?20公斤/公斤催化劑/小時(shí)，優(yōu)選為5?15。9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種由甲醇催化脫水制備丙烯的方法，其特征在于，所述的催化劑再生器(200)下端進(jìn)入再生氣(20)，上端流出再生尾氣(30);所述的再生氣(20)中氧的體積濃度為5?25%，優(yōu)選為10?22%，更優(yōu)選為空氣，其余為氮?dú)?、二氧化碳和水中的一種或多種。10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種由甲醇催化脫水制備丙烯的方法，其特征在于，所述乙稀(50)與甲醇原料(10)和高碳烯烴餾分(90)混合后作為脫水反應(yīng)器(100)的反應(yīng)原料。
【文檔編號(hào)】B01J29/40GK105949021SQ201610352140
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月25日
【發(fā)明人】黃尋, 肖文德
【申請(qǐng)人】上海交通大學(xué)