[发明专利]一种提高甲醇转化制低碳烯烃选择性的方法及其装置

说明书

本发明属于低碳烯烃制备技术领域，公开了一种提高甲醇转化制低碳烯烃选择性的方法，来自再生器的再生催化剂经再生剂冷却器冷却降温到低于甲醇转化反应温度的冷再生剂，进入预烃池化设施，与活化介质发生预烃池化反应，形成“烃池”活性物种；预烃池化活化处理后的催化剂进入转化反应器，循环使用。本发明通过设置预烃池化设施，对再生剂进行“预烃池化”处理，使再生剂在进入甲醇转化反应器前形成“烃池”活性物种和积炭，改善甲醇转化反应器内催化剂的“烃池”活性物种分布和积炭分布，从而缩短或消除反应“诱导期”，提高再生剂甲醇制低碳烯烃反应的活性和选择性。

技术领域

本发明涉及一种提高甲醇转化制低碳烯烃选择性的方法及其装置。

背景技术

低碳烯烃，这里定义为乙烯和丙烯，是两种重要的基本有机化工原料。随着经济的持续快速发展，以乙烯、丙烯为基本原料生产的化学品消费日益增加，乙烯、丙烯生产的化学品需求量居高不下。乙烯、丙烯传统上主要是通过石油路线制得，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。随着石油资源的短缺，采用非石油原料生产甲醇，再将甲醇催化转化生产乙烯、丙烯等轻质烯烃具有重要的意义。

近年来，人们开始大力发展替代能源转化技术，如含氧化合物转化制烯烃(OTO)的工艺，含氧化合物包括甲醇、乙醇、二甲醚、甲乙醚等。目前，有许多技术可用来生产含氧化合物，其原料包括煤、天然气、生物质等，例如甲醇就可以由煤或天然气制得，工艺已十分成熟。由于含氧化合物来源的广泛性，再加上其制取低碳烯烃工艺的经济性，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。

以甲醇或二甲醚为代表的含氧有机化合物，主要由煤基或天然气基的合成气生产。用以甲醇为代表的含氧化合物为原料生产以乙烯和丙烯为主的低碳烯烃工艺目前主要有美国UOP/Hyro公司的MTO技术、中国科学院大连化物所的DMTO技术和德国Lurgi公司的MTP技术。

以甲醇制取低碳烯烃工艺(简称MTO)的反应特点是快速反应、强放热、且剂醇比较低，在连续的反应-再生的密相流化床反应器中进行反应和再生。反应生成的富含乙烯和丙烯等低碳烯烃的高温油气，需要进行急冷和水洗，除去其中催化剂和降温后，送往下部烯烃分离系统进行分离。MTO工艺装置的目的产品是乙烯和丙烯，副产品为乙烷、丙烷、C5以上组分和燃料气(干气)，C4＝的碳基收率为10％左右。

近年来，MTO已成为业内人士研究的热点和重点。人们从加工流程、催化剂、工艺条件以及设备结构等方面进行了广泛的研究和探索，取得令人满意的成果，但有关如何提高低碳烯烃选择性的文献报道不多。

对于MTO技术而言，SAPO-34催化剂上一定量的积炭，可大大提高反应产物中低碳烯烃的产率(且存在最佳积炭范围，低碳烯烃的选择性最高)。因此，要对进入转化反应器的催化剂积炭量进行适当的控制，进而达到提高低碳烯烃选择性的目的。此外，对于具有最佳积炭量的催化剂而言，催化剂床层的积炭分布越均匀，产物中低碳烯烃的选择性就越高。因此，如何实现MTO反应器(区)内催化剂积炭分布的均匀控制是提高低碳烯烃选择性的关键之一。

US4499327专利中对磷酸硅铝分子筛催化剂应用于甲醇制烯烃工艺进行了详细的研究，认为SAPO-34是MTO工艺的首选催化剂。SAPO-34催化剂具有很高的低碳烯烃选择性，而且活性较高，可使甲醇转化为低碳烯烃的反应时间达到小于10秒的程度，甚至达到提升管反应要求的反应时间范围内。

US20060025646专利中涉及一种控制MTO反应器反应区中催化剂积炭量的方法，是将积炭催化剂(即待生催化剂，简称待生剂)一部分送入再生区烧炭，另一部分积炭催化剂与再生催化剂(简称再生剂)混合后返回到反应区继续反应。但是，该方法中进入提升管反应器内的两股催化剂之间的炭差很大，致使反应器内催化剂积炭分布很不均匀；而反应器内含有较多炭的催化剂以及含有很少炭的催化剂都对低碳烯烃的选择性不利，致使低碳烯烃选择性变差、目的产物(低碳烯烃)收率降低。