專利名稱：甲醇或二甲醚轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種甲醇或二甲醚轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的方法。
背景技術(shù)：
低碳烯烴，主要是乙烯和丙烯，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。某些含氧化合物己經(jīng)可以達(dá)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(jìn)行了詳細(xì) 研究，認(rèn)為SAPO-34是MTO工藝的首選催化劑。SAPO-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(dá)到小于10秒的程度，更 甚至達(dá)到提升管的反應(yīng)時間范圍內(nèi)。US 6166282中公布了一種氧化物轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的技術(shù)和反應(yīng)器，采用快速流化床 反應(yīng)器，氣相在氣速較低的密相反應(yīng)區(qū)反應(yīng)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(shè)備初步分離出大部分的夾帶催化劑。由于反應(yīng)后產(chǎn)物氣與催化劑快速 分離，有效的防止了二次反應(yīng)的發(fā)生?，F(xiàn)有技術(shù)中催化劑用量均較大，以保證反應(yīng)區(qū)中催化劑有足夠的活性來轉(zhuǎn)化原料，但 由于所需催化劑的生產(chǎn)成本較高，這必然增加了整個工藝的運行成本。本發(fā)明采用較低的 反應(yīng)區(qū)密度在有效條件下實現(xiàn)了較高的原料轉(zhuǎn)化率和低碳烯烴選擇性，有針對性的解決了 這一問題。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)中存在的低碳烯烴收率低、反應(yīng)器處理能力較 低、催化劑用量較大而導(dǎo)致的成本較高等問題，提供一種新的甲醇或二甲醚轉(zhuǎn)化為低碳烯 烴的方法。該方法用于低碳烯烴的生產(chǎn)中，具有催化劑用量少、反應(yīng)器處理能力大、產(chǎn)品 中低碳烯烴收率較高的優(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 一種甲醇或二甲醚轉(zhuǎn)化為低碳烯 烴的方法，包括甲醇或二甲醚的原料進(jìn)入流化床反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)中，與包括硅鋁磷酸鹽分子篩的催化劑接觸，在反應(yīng)壓力以表壓計為0.05 1MPa、反應(yīng)區(qū)平均溫度為450 55(TC、 反應(yīng)區(qū)平均空塔氣速為0.8 2.0米/秒的條件下，將甲醇或二甲醚轉(zhuǎn)化為包括乙烯、丙烯的 產(chǎn)品；其中，所述反應(yīng)區(qū)的平均密度為20 300千克/立方米，所述反應(yīng)區(qū)內(nèi)的催化劑平均 積炭量為1.5 4.5%重量。上述技術(shù)方案中，所述硅鋁磷酸鹽分子篩選自SAP0-18、 SAPO-34中的至少一種，優(yōu) 選方案選自SAPO-34;所述流化床反應(yīng)器為湍動流化床或快速流化床，優(yōu)選方案選自快速 流化床；所述反應(yīng)壓力以表壓計優(yōu)選范圍為0.1 0.3MPa、反應(yīng)區(qū)平均溫度優(yōu)選范圍為 460 500°C、反應(yīng)區(qū)平均空塔氣速優(yōu)選范圍為1.0 1.6米/秒、反應(yīng)區(qū)的平均密度優(yōu)選范圍 為50 120千克/立方米、反應(yīng)區(qū)內(nèi)的催化劑平均積炭量優(yōu)選范圍為2.0 3.0%重量。本發(fā)明所述積炭量的計算方法為一定質(zhì)量的催化劑上的積炭質(zhì)量除以所述的催化劑 質(zhì)量。催化劑上的積炭質(zhì)量測定方法如下將混合較為均勻的帶有積炭的催化劑混合，然 后精確稱量一定質(zhì)量的帶碳催化劑，放到高溫碳分析儀中燃燒，通過紅外測定燃燒生成的 二氧化碳質(zhì)量，從而得到催化劑上的碳質(zhì)量。本發(fā)明所述反應(yīng)區(qū)平均密度的計算方法為反應(yīng)區(qū)內(nèi)催化劑的總重量除以反應(yīng)區(qū)體積。采用本發(fā)明的方法，具有如下優(yōu)點(l)反應(yīng)壓力較高，反應(yīng)區(qū)線速高，反應(yīng)區(qū)處理能 力高；(2)采用快速流化床反應(yīng)器，且高線速操作，單位床層體積的原料處理能力大，對于 分子量較小的甲醇或二甲醚原料，所需的反應(yīng)器體積較小，工業(yè)放大的難度低；(3)采用低 反應(yīng)區(qū)床層密度操作，單位催化劑的原料處理能力大，或者達(dá)到相同的原料處理能力，所 需的催化劑用量小，從而降低了工藝的生產(chǎn)成本；(4)在較高的壓力、較低的床層密度、較 高的線速下，同樣可以獲得較高的轉(zhuǎn)化率和低碳烯烴選擇性。采用本發(fā)明的技術(shù)方案所述硅鋁磷酸鹽分子篩選自SAPO-18、 SAPO-34中的至少一 種；所述流化床反應(yīng)器為湍動流化床或快速流化床；反應(yīng)壓力以表壓計為0.05 1MPa、 反應(yīng)區(qū)平均溫度為450 550°C、反應(yīng)區(qū)平均空塔氣速為0.8 2.0米/秒、反應(yīng)區(qū)的平均密度為20 300千克/立方米、反應(yīng)區(qū)內(nèi)的催化劑平均積炭量為1.5 4.5%重量，甲醇或二甲 醚轉(zhuǎn)化率最高達(dá)到99.88%重量，低碳烯烴碳基選擇性最高達(dá)到81.51%重量，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(jìn)一步的闡述，但不僅限于本實施例。
具體實施方式
實施例1在小型快速流化床反應(yīng)裝置中，以純甲醇為原料，反應(yīng)區(qū)平均溫度為500°C，反應(yīng)壓 力以表壓計為O.lMPa，催化劑采用SAPO-34，反應(yīng)區(qū)平均空塔線速為1.6米/秒，反應(yīng)區(qū) 平均積炭量為2.0%重量，反應(yīng)區(qū)平均密度為50千克/立方米，反應(yīng)器出口產(chǎn)物采用在線氣 相色譜分析，計算結(jié)果為甲醇轉(zhuǎn)化率為99.14%重量，低碳烯烴碳基選擇性為81.24%重實施例2在小型快速流化床反應(yīng)裝置中，以純甲醇為原料，反應(yīng)區(qū)平均溫度為550°C，反應(yīng)壓 力以表壓計為0.3MPa，催化劑采用SAPO-34,反應(yīng)區(qū)平均空塔線速為1.0米/秒，反應(yīng)區(qū) 平均積炭量為1.5%重量，反應(yīng)區(qū)平均密度為120千克/立方米，反應(yīng)器出口產(chǎn)物采用在線 氣相色譜分析，計算結(jié)果為甲醇轉(zhuǎn)化率為99.33%重量，低碳烯烴碳基選擇性為80.86%重量。實施例3在小型快速流化床反應(yīng)裝置中，以純甲醇為原料，反應(yīng)區(qū)平均溫度為450°C，反應(yīng)壓 力以表壓計為0.05MPa，催化劑采用SAPO-34，反應(yīng)區(qū)平均空塔線速為2.0米/秒，反應(yīng)區(qū) 平均積炭量為3.0%重量，反應(yīng)區(qū)平均密度為50千克/立方米，反應(yīng)器出口產(chǎn)物采用在線氣 相色譜分析，計算結(jié)果為甲醇轉(zhuǎn)化率為98.64%重量，低碳烯烴碳基選擇性為81.51%重實施例4在小型湍動流化床反應(yīng)裝置中，以純二甲醚為原料，反應(yīng)區(qū)平均溫度為55(TC，反應(yīng) 壓力以表壓計為O.lMPa，催化劑采用SAPO-34，反應(yīng)區(qū)平均空塔線速為0.8米/秒，反應(yīng).5%重量，反應(yīng)區(qū)平均密度為300千克/立方米，反應(yīng)器出口產(chǎn)物采用在 線氣相色譜分析，計算結(jié)果為二甲醚轉(zhuǎn)化率為99.88%重量，低碳烯烴碳基選擇性為 80.77%重量。實施例5在小型快速流化床反應(yīng)裝置中，以甲醇和二甲醚為原料，甲醇與二甲醚的重量比為5: 1，反應(yīng)區(qū)平均溫度為460'C，反應(yīng)壓力以表壓計為0.3MPa，催化劑采用SAP0-18，反應(yīng) 區(qū)平均空塔線速為2.0米/秒，反應(yīng)區(qū)平均積炭量為3.0%重量，反應(yīng)區(qū)平均密度為20千克 /立方米，反應(yīng)器出口產(chǎn)物采用在線氣相色譜分析，計算結(jié)果為甲醇和二甲醚總轉(zhuǎn)化率為 97.94%重量，低碳烯烴碳基選擇性為79.64%重量。實施例6在小型快速流化床反應(yīng)裝置中，以甲醇為原料，反應(yīng)區(qū)平均溫度為55(TC，反應(yīng)壓力 以表壓計為lMPa，催化劑采用SAPO-34，反應(yīng)區(qū)平均空塔線速為0.8米/秒，反應(yīng)區(qū)平均 積炭量為1.5%重量，反應(yīng)區(qū)平均密度為300千克/立方米，反應(yīng)器出口產(chǎn)物采用在線氣相 色譜分析，計算結(jié)果為甲醇總轉(zhuǎn)化率為95.28%重量，低碳烯烴碳基選擇性為78.42%重比較例1在小型快速流化床反應(yīng)裝置中，以甲醇為原料，反應(yīng)區(qū)平均溫度為500°C，反應(yīng)壓力 以表壓計為O.lMPa,催化劑采用SAPO-34,反應(yīng)區(qū)平均空塔線速為0.5米/秒，反應(yīng)區(qū)平 均積炭量為3.5%重量，反應(yīng)區(qū)平均密度為624千克/立方米，反應(yīng)器出口產(chǎn)物采用在線氣 相色譜分析，計算結(jié)果為甲醇總轉(zhuǎn)化率為99.78%重量，低碳烯烴碳基選擇性為76.20%重量。顯然，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，在保證甲醇高轉(zhuǎn)化率的條件下，可以實現(xiàn)較高的低碳 烯烴碳基選擇性，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢，可以應(yīng)用于低碳烯烴的工業(yè)生產(chǎn)中。
權(quán)利要求
1、一種甲醇或二甲醚轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的方法，包括甲醇或二甲醚的原料進(jìn)入流化床反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)中，與包括硅鋁磷酸鹽分子篩的催化劑接觸，在反應(yīng)壓力以表壓計為0.05～1MPa、反應(yīng)區(qū)平均溫度為450～550℃、反應(yīng)區(qū)平均空塔氣速為0.8～2.0米/秒的條件下，將甲醇或二甲醚轉(zhuǎn)化為包括乙烯、丙烯的產(chǎn)品；其中，所述反應(yīng)區(qū)的平均密度為20～300千克/立方米，所述反應(yīng)區(qū)內(nèi)的催化劑平均積炭量為1.5～4.5％重量。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇或二甲醚轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的方法，其特征在于所述硅鋁 磷酸鹽分子篩選自SAPO-18、 SAPO-34中的至少一種；所述流化床反應(yīng)器為湍動流化床或 快速流化床。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述甲醇或二甲醚轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的方法，其特征在于所述硅鋁 磷酸鹽分子篩選自SAPO-34;所述流化床反應(yīng)器為快速流化床。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇或二甲醚轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的方法，其特征在于所述反應(yīng) 壓力以表壓計為0.1 0.3MPa、反應(yīng)區(qū)平均溫度為460 50(TC、反應(yīng)區(qū)平均空塔氣速為 1.0 1.6米/秒；所述反應(yīng)區(qū)的平均密度為50 120千克/立方米，所述反應(yīng)區(qū)內(nèi)的催化劑平 均積炭量為2.0 3.0%重量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種甲醇或二甲醚轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中低碳烯烴收率較低、反應(yīng)器處理能力較低、催化劑用量較大而導(dǎo)致的成本較高的問題。本發(fā)明通過采用包括甲醇或二甲醚的原料進(jìn)入流化床反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)中，與包括硅鋁磷酸鹽分子篩的催化劑接觸，在反應(yīng)壓力以表壓計為0.05～1MPa、反應(yīng)區(qū)平均溫度為450～550℃、反應(yīng)區(qū)平均空塔氣速為0.8～2.0米/秒的條件下，將甲醇或二甲醚轉(zhuǎn)化為包括乙烯、丙烯的產(chǎn)品；其中，所述反應(yīng)區(qū)的平均密度為20～300千克/立方米，所述反應(yīng)區(qū)內(nèi)的催化劑平均積炭量為1.5～4.5％重量的技術(shù)方案，較好地解決了該問題，可用于低碳烯烴的工業(yè)生產(chǎn)中。
文檔編號B01J29/00GK101328103SQ20081004348
公開日2008年12月24日 申請日期2008年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月12日
發(fā)明者張惠明, 謝在庫, 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