提高乙烯、丙烯收率的方法和流化床反应器技术

本发明专利技术涉及一种提高乙烯、丙烯收率的方法和流化床反应器，主要解决现有技术中乙烯、丙烯收率较低的问题。所述方法包括甲醇的原料进入流化床反应区，与包括硅铝磷酸盐分子筛的催化剂接触，生成包括乙烯、丙烯的产品物流，同时形成待生催化剂；所述待生催化剂至少一部分进入再生器再生，形成再生催化剂；所述再生催化剂通过再生管路返回所述反应区；其中，所述反应区至少包括择形区和转化区，所述择形区位于所述反应区下部，所述转化区位于所述反应区上部；所述择形区与所述转化区的连接处配置有分布设备；所述转化区至少在底部侧壁上配置有所述再生管路入口。所述方法可用于乙烯、丙烯的工业生产中。工业生产中。工业生产中。

【技术实现步骤摘要】
提高乙烯、丙烯收率的方法和流化床反应器


[0001]本专利技术涉及一种提高乙烯、丙烯收率的方法和流化床反应器。

技术介绍

[0002]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，一类重要的用于低碳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。
[0003]文献US4499327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催化剂具有很高的低碳烯烃选择性，而且活性也较高。
[0004]另外，本领域所公知的，要保证高的低碳烯烃选择性，SAPO－34催化剂上需要积上一定量的碳，而且MTO工艺的剂醇比很小，生焦率较低，要实现较大的、容易控制的催化剂循环量，就需要在再生区中将催化剂上的积炭量控制在一定水平，进而达到控制反应区内催化剂平均积炭量的目的。因此，MTO技术中如何将反应区内的催化剂平均积炭量控制在某一水平是关键。
[0005]文献US6166282公布了一种甲醇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。该方法中低碳烯烃碳基收率一般均在77％左右。
[0006]文献CN1723262A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。该方法中低碳烯烃碳基收率一般均在75～80％之间。
[0007]然而，随着市场上对乙烯、丙烯需求量的不断增加，对低碳烯烃生产技术提出了更高的要求。

技术实现思路

[0008]在甲醇转化为低碳烯烃的过程中，催化剂上含有一定量的积碳对于保证低碳烯烃的高选择性是必需的，在流化床反应器内，存在反应-再生之间的催化剂循环，必然反应区内存在多股催化剂的混合问题，而反应区内催化剂的积炭量是一个平均的概念，专利技术人通
过研究发现，低积炭量催化剂与高积炭量催化剂上甲醇转化为低碳烯烃的选择性都不高，甲醇原料在不同积炭量上的反应性能差异巨大，但是要保证高的甲醇转化率，低积炭量催化剂又是必不可少的，因此，将反应区内混合催化剂的积炭量分布控制好是至关重要的。采用本专利技术的技术方案，将反应区分为上下两个区，在底部的择形区内，甲醇原料与较高积炭量的催化剂接触，高选择性的生成烯烃，然后通过转化区内高活性的催化剂转化掉剩下的甲醇。择形区与转化区的参数设置至关重要，如直径比、高度比、密度比等，专利技术人通过优化，得到本专利技术所述的技术方案，既能保证高的甲醇转化率，又能保证高的低碳烯烃选择性，选择性可达到85％以上，取得了较好的技术效果。
[0009]具体而言，本专利技术涉及以下方面的内容：
[0010]1、一种提高乙烯、丙烯收率的方法，包括甲醇的原料进入流化床反应区，与包括硅铝磷酸盐分子筛的催化剂接触，生成包括乙烯、丙烯的产品物流，同时形成待生催化剂；所述待生催化剂至少一部分进入再生器再生，形成再生催化剂；所述再生催化剂通过再生管路返回所述反应区；其中，所述反应区至少包括择形区和转化区，所述择形区位于所述反应区下部，所述转化区位于所述反应区上部；所述择形区与所述转化区的连接处配置有分布设备；所述转化区至少在底部侧壁上配置有所述再生管路入口。
[0011]2、根据权利要求1所述提高乙烯、丙烯收率的方法，其特征在于，所述择形区与所述转化区的高度之比为1～5:1，优选1～3:1，更优选1～2:1。
[0012]3、根据权利要求1-2任一所述提高乙烯、丙烯收率的方法，其特征在于，所述择形区与所述转化区的直径之比为0.5～1.5:1，优选0.8～1.5:1，更优选1～1.5:1。
[0013]4、根据权利要求1-3任一所述提高乙烯、丙烯收率的方法，其特征在于，所述择形区与所述转化区内催化剂密度之比为1～10:1，优选1.5～8:1，更优选2～5:1。
[0014]5、根据权利要求1-4任一所述提高乙烯、丙烯收率的方法，其特征在于，所述再生催化剂的活性指数大于0.7，优选大于0.8，更优选大于0.9。
[0015]6、根据权利要求1-5任一所述提高乙烯、丙烯收率的方法，其特征在于，所述待生催化剂重量的20～50％，优选25～45％，更优选30～40％去再生器再生；所述待生催化剂重量的50～80％，优选55～75％，更优选60～70％返回所述择形区。
[0016]7、根据权利要求1-6任一所述提高乙烯、丙烯收率的方法，其特征在于，所述反应区气体表观线速度为0.9～7米/秒，优选1.0～4米/秒，更优选1.2～2.5米/秒
[0017]8、根据权利要求1-6任一所述提高乙烯、丙烯收率的方法，其特征在于，所述反应区反应条件包括：反应压力0.01～0.5MPa，优选0.1～0.3MPa；反应区平均温度400～550℃，优选450～500℃；所述择形区内催化剂积碳量为3.0～10.0重量％，优选3.5～8.0重量％，更优选4.0～6.5重量％；所述转化区内催化剂积碳量为2.0～9.0重量％，优选2.5～7.0重量％，更优选3.0～5.5重量％。
[0018]9、根据权利要求1-8任一所述提高乙烯、丙烯收率的方法，其特征在于，所述硅铝磷酸盐分子筛选自SAPO-18、SAPO-34中的至少一种，优选为SAPO-34。
[0019]10、根据权利要求1-9任一所述提高乙烯、丙烯收率的方法，其特征在于，所述流化床反应区为快速流化床型式。
[0020]11、根据权利要求1-10任一所述提高乙烯、丙烯收率的方法，其特征在于，控制所述择形区出口甲醇转化率大于80％，低碳烯烃选择性大于70％。
[0021]12、根据权利要求1-11任一所述提高乙烯、丙烯收率的方法，其特征在于，控制所述转化区出口甲醇转化率大于98％。
[0022]13、根据权利要求1-12任一所述提高乙烯、丙烯收率的方法，其特征在于，所述转化区出口配置有气固快速分离设备。
[0023]14、根据权利要求1-13任一所述提高乙烯、丙烯收率的方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高乙烯、丙烯收率的方法，包括甲醇的原料进入流化床反应区，与包括硅铝磷酸盐分子筛的催化剂接触，生成包括乙烯、丙烯的产品物流，同时形成待生催化剂；所述待生催化剂至少一部分进入再生器再生，形成再生催化剂；所述再生催化剂通过再生管路返回所述反应区；其中，所述反应区至少包括择形区和转化区，所述择形区位于所述反应区下部，所述转化区位于所述反应区上部；所述择形区与所述转化区的连接处配置有分布设备；所述转化区至少在底部侧壁上配置有所述再生管路入口。2.根据权利要求1所述提高乙烯、丙烯收率的方法，其特征在于，所述择形区与所述转化区的高度之比为1～5:1，优选1～3:1，更优选1～2:1。3.根据权利要求1-2任一所述提高乙烯、丙烯收率的方法，其特征在于，所述择形区与所述转化区的直径之比为0.5～1.5:1，优选0.8～1.5:1，更优选1～1.5:1。4.根据权利要求1-3任一所述提高乙烯、丙烯收率的方法，其特征在于，所述择形区与所述转化区内催化剂密度之比为1～10:1，优选1.5～8:1，更优选2～5:1。5.根据权利要求1-4任一所述提高乙烯、丙烯收率的方法，其特征在于，所述再生催化剂的活性指数大于0.7，优选大于0.8，更优选大于0.9。6.根据权利要求1-5任一所述提高乙烯、丙烯收率的方法，其特征在于，所述待生催化剂重量的20～50％，优选25～45％，更优选30～40％去再生器再生；所述待生催化剂重量的50～80％，优选55～75％，更优选60～70％返回所述择形区。7.根据权利要求1-6任一所述提高乙烯、丙烯收率的方法，其特征在于，所述反应区气体表观线速度为0.9～7米/秒，优选1.0～4米/秒，更优选1.2～2.5米/秒。8.根据权利要求1-6任一所述提高乙烯、丙烯收率的方法，其特征在于，所述反应区反应条件包括：反应压力0.01～0.5MPa，优选0.1～0.3MPa；反应区平均温度400～550℃，优选450～500℃；所述择形区内催化剂积碳量为3.0～10.0重量％，优选3.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐国祯，李晓红，俞志楠，郑毅骏，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：