[发明专利]生产低碳烯烃的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产低碳烯烃的方法，尤其是由甲醇生产低碳烯烃的方法。

技术背景

低碳烯烃，即乙烯和丙烯，是两种重要的基础化工原料，其需求量在不断增加。一般地，乙烯、丙烯是通过石油路线来生产，但由于石油资源有限的供应量及较高的价格，由石油资源生产乙烯、丙烯的成本不断增加。近年来，人们开始大力发展替代原料转化制乙烯、丙烯的技术。其中，一类重要的用于轻质烯烃生产的替代原料是含氧化合物，例如醇类(甲醇、乙醇)、醚类(二甲醚、甲乙醚)、酯类(碳酸二甲酯、甲酸甲酯)等，这些含氧化合物可以通过煤、天然气、生物质等能源转化而来。某些含氧化合物已经可以达到较大规模的生产，如甲醇，可以由煤或天然气制得，工艺十分成熟，可以实现上百万吨级的生产规模。由于含氧化合物来源的广泛性，再加上转化生成轻质烯烃工艺的经济性，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。

US4499327专利中对磷酸硅铝分子筛催化剂应用于甲醇转化制烯烃工艺进行了详细研究，认为SAPO-34是MTO工艺的首选催化剂。SAPO-34催化剂具有很高的轻质烯烃选择性，而且活性也较高，可使甲醇转化为轻质烯烃的反应时间达到小于10秒的程度，更甚至达到提升管的反应时间范围内。

US6166282中公布了一种氧化物转化为低碳烯烃的技术和反应器，采用快速流化床反应器，气相在气速较低的密相反应区反应完成后，上升到内径急速变小的快分区后，采用特殊的气固分离设备初步分离出大部分的夹带催化剂。由于反应后产物气与催化剂快速分离，有效的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。但该方法的低碳烯烃收率只有77～80％左右，仍然偏低。

CN1723262中公布了带有中央催化剂回路的多级提升管反应装置用于氧化物转化为低碳烯烃工艺，该套装置包括多个提升管反应器、气固分离区、多个偏移元件等，每个提升管反应器各自具有注入催化剂的端口，汇集到设置的分离区，将催化剂与产品气分开。该方法存在低碳烯烃收率最高在80％左右，存在低碳烯烃收率较低的问题。

US 6051746公布了一种提高低碳烯烃选择性的方法，通过将催化剂在反应前或反应过程中暴露于改性化合物中，该改性化合物为多环芳烃，且每个环结构至少为5元环，这将有助于在催化剂孔道内建立活性中间体，暴露于改性化合物后的催化剂性能测试表明，比不暴露改性化合物的催化剂性能相比，乙烯收率提高约3％，丙烯收率降低约1.4％，低碳烯烃碳基收率最高为84.8％，但该结果是实验室内苛刻条件(如加入了4倍于甲醇的水)下的反应结果，实验条件严重偏离实际反应条件。

现有技术均存在低碳烯烃收率较低的问题。本发明有针对性的解决了该问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的低碳烯烃收率较低的问题，提供一种新的生产低碳烯烃的方法。该方法用于低碳烯烃的生产中，具有低碳烯烃收率较高的优点。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种生产低碳烯烃的方法，包括硅铝磷分子筛的催化剂进入催化剂预处理区与预处理介质接触后进入主反应区，与主要为甲醇的原料接触，在反应温度为400～500℃、反应压力以表压计为0.01～0.3兆帕、主反应区催化剂平均积碳量质量分数为1.0～6.0％、主反应区床层密度为40～500千克/米³的条件下，获得包括低碳烯烃的产品；其中，所述预处理介质包括1～3个碳原子数的醛或2～4个碳原子数的醇、酮。

上述技术方案中，所述分子筛选自SAPO-18、SAPO-34中的至少一种，优选方案为SAPO-34；预处理介质为甲醛、乙醛、丙酮、乙醇、异丙醇、乙二醇中的至少一种，优选方案为甲醛、乙醇或乙二醇中的至少一种；所述主反应区为流化床，主反应区催化剂平均积碳量质量分数为2.0～4.5％、主反应区床层密度为50～100千克/米³；所述预处理介质可来自所述产品中分离出的含氧化合物；所述催化剂与处理区的温度为150～450℃。

在反应器进料中还可以非强制性的添加一定比例的稀释剂共同进料，稀释剂可以是低碳烷烃(甲烷、乙烷)、CO、氮气、水蒸气、C4烃、单环芳烃等，其中，优选低碳烷烃、水蒸气，最优选方案为水蒸气，稀释剂的量与原料的体积比在0.1～10∶1范围内调节。