[发明专利]一种低能耗的丙烯生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及丙烯的制备方法，具体涉及一种使用甲醇或二甲醚为原料并且能达到节水节能目的的丙烯生产工艺。

背景技术

丙烯是现代化学工业中一种重要的基础化工原料，其需求量正在不断增大。丙烯传统的生产路线是石脑油的蒸汽裂解与催化裂化作为乙烯联产的产物而来。随着石油储备的消耗，国际原油价格不断上涨，导致以石油为原料生产丙烯的成本不断升高，而中东低廉的乙烷资源，使得乙烷脱氢制乙烯的路径相比石脑油路线更加具有市场竞争力，再次冲击了丙烯的生产来源，最终引发了以较为廉价的煤化工路线——甲醇制丙烯（MTP）技术的研究热潮。在当前原油价格很高且今后也难以下降的情况下，对于缺油、少气、富煤的中国来说，以上工艺技术更加突显出较强的竞争力和深远的战略意义。

业内公知，MTP反应中需要通入大量的蒸汽水，一方面利用水的热容来吸收反应放出的大部分热量，另外一方面，高温条件下，水可以脱除分子筛的部分酸性位，提高产物丙烯的选择性，最后，水还可以起到降低甲醇分压，提高丙烯收率的作用。目前，中国主要煤炭产地的人均水资源占有量和单位国土面积水资源保有量仅为全国水平的1/10。综合行业的平均水平来看，目前生产一吨煤制油的耗水量约为9吨，煤制烯烃约为20吨，煤制二甲醚约为12吨，煤制天然气(甲烷)耗水量为6吨，煤制乙二醇约为9吨。由此看来，煤化工的高耗水成为最大隐忧和软肋。

高水耗还导致了高能耗。MTP工艺中，水是以水蒸汽形式进入反应器的，而最后经过分离区之后，水成了冷凝态的水。如果把这部分水从液态经相变之后变成气态，再将低温的蒸汽水加热到反应器入口的高温蒸汽水，这两部分的能耗也非常高。所以节水节能技术成了甲醇制烯烃工艺推广开发的大势所趋。

CN1431982A公开了一种用甲醇制备丙烯的方法，是Lurgi公司固定床MTP技术推广到工业化装置的支撑技术之一。该方法中，甲醇蒸汽先在第一种催化剂的作用下反应得到含有二甲醚的第一种混合物蒸汽，然后该混合物蒸汽再在沸石催化剂的作用下生成含有丙烯的混合产物，该两步反应分别记为DME反应和OTP反应。该专利报道了由DME反应器出口组成的混合气体中需确保含有足够量的水蒸汽，占混合气体体积比的40～80%。CN101023047B公开了使用移动床技术和醚化步骤将醇类含氧物转化为丙烯的技术，该技术在含氧化合物制丙烯（OTP）反应区前设置了一个醚化反应区，但采用两种不同的催化剂。该专利OTP反应步骤中的稀释剂用量对于每摩尔含氧物等同物优选为约0.5～5：1，以使含氧物的分压下降至有利于生成丙烯的水平。CN1989086B公开了使用移动床技术将含氧物转化为丙烯的技术，该专利要求稀释剂与含氧物的摩尔比为0.1～5：1，所用的稀释剂是水、甲烷、芳烃。由此可见，无论是固定床工艺还是移动床工艺，将甲醇转化为丙烯过程都需要依赖较高的水蒸汽比例。

发明内容

本发明提供了一种低能耗的丙烯生产工艺，该丙烯生产工艺主要解决了现有技术中的MTP工艺中需要保证有大量蒸汽水，才能得到高丙烯收率与选择性的问题。

一种低能耗的丙烯生产工艺，包括以下步骤：

（1）将原料甲醇与稀释气混合后通入到DME反应器中与醚化催化剂接触进行醚化反应，得到包含甲醇、二甲醚、水的一次产物与稀释气的流股，然后将得到的一次产物与稀释气的流股同蒸汽水、回炼烃混合换热后，进入到OTP反应器中与预积炭催化剂接触进行制烯烃反应，生成二次产物；

（2）将步骤（1）得到的二次产物送入分离区，进行脱水、脱氧化物后，分离得到丙烯、乙烯、C₁～C₃烷烃、C₄～C₆含烯烃和烷烃的组分以及C₇及以上含芳烃的重组分；

（3）将步骤（2）中分离区脱水得到的净化水汽化后作为部分蒸汽水，将分离区得到的乙烯、C₁～C₂烷烃、C₄～C₆产物中除异丁烯与丁二烯之外的组分作为回炼烃，返回至OTP反应器继续制烯烃反应；

所述的稀释气由回炼烃组分中的至少一种组成。

水在MTP反应中占了进料流股的很大比重，本发明中将部分水换成稀释气，用来降低甲醇分压，提高丙烯收率，同时利用具有更大热容的回炼烃组分来替换水贡献的热容，控制反应器的温升，另外，利用结焦催化剂调节酸性，能够达到水对催化剂酸性位调节的作用，最终提高丙烯的选择性，达到降低进料水节约能耗的目的。