甲醇和/或二甲醚转化制乙烯、丙烯和芳烃的双流化床反应系统及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种甲醇和/或二甲醚转化制乙烯、丙烯和芳烃的双流化床反应系 统及其方法。
【背景技术】
[0002] 乙烯、丙烯和芳煙(尤其是三苯，苯Benzene、甲苯Toluene、二甲苯Xylene，即BTX) 是重要的基本有机合成原料。受下游衍生物需求的驱动，乙烯、丙烯和芳烃的市场需求持续 增长。
[0003] 以液体烃(如石脑油、柴油、二次加工油）为原料的蒸汽裂解工艺是乙烯、丙烯和芳 烃的主要生产工艺。该工艺属于石油路线生产技术，近年来，由于石油资源有限的供应量及 较高的价格，原料成本不断增加。受之因素，替代原料制备乙烯、丙烯和芳烃技术引起越来 越广泛地关注。其中，对于煤基甲醇、二甲醚原料，由于我国煤炭资源丰富，正逐渐成为一种 重要的化工生产原料，成为石油原料的重要补充。因此，考虑以甲醇和/或二甲醚为原料制 备乙烯、丙烯和芳烃。
[0004] 在各种现有的甲醇、二甲醚催化转化技术中，甲醇/二甲醚转化制芳烃的产物同 时包括乙烯、丙烯和芳经。该技术最初见于1977年Mobil公司的Chang等人（Journal of Catalysis，1977,47, 249)报道了在ZSM-5分子筛催化剂上甲醇及其含氧化合物转化制备 芳烃等碳氢化合物的方法。1985年，Mobil公司在其申请的美国专利US1590321中，首次公 布了甲醇、二甲醚转化制芳烃的研究结果，该研究采用含磷为2. 7重量％的ZSM-5分子筛为 催化剂，温度为40(T450°C，甲醇、二甲醚空速1. 3(克/小时）/克催化剂。
[0005] 该领域的相关报道和专利较多，但是大多数技术的目的产物是芳烃，乙烯、丙烯 属于副产物，收率低。比如，关于甲醇制芳烃催化剂方面的专利：中国专利CN102372535、 CN102371176、CN102371177、CN102372550、CN102372536、CN102371178、CN102416342、 CN101550051，美国专利US4615995、US2002/0099249A1等。比如，关于甲醇制芳烃工 艺方面的专利：美国专利 US4686312,中国专利 ZL101244969、ZL1880288、CN101602646、 CN101823929、CN101671226、CN102199069、CN102199446、CN1880288 等。
[0006]另外，有些专利公开的技术路线是甲醇制芳烃的同时联产低碳烯烃、汽油等其他 产物，如专利 CN102775261、CN102146010、CN102531821、CN102190546、CN102372537 等。
[0007] 其中，专利CN102775261公开的多功能甲醇加工方法及装置利用甲醇生产低碳烯 烃、汽油、芳烃。该方法采用两步法生产工艺，第一步甲醇原料在专用催化剂1作用下生产 低碳烯烃，第二步将含低碳烯烃的反应气经换热、急冷、洗涤处理后，在专用催化剂2的作 用下合成芳烃和或汽油。两个反应过程的反应器可为固定床或流化床。该方法采用两步法， 工艺流程复杂。
[0008] 专利CN102146010公开的是以甲醇为原料生产低碳烯烃及芳烃并联产汽油的工 艺。以甲醇为原料并采用分子筛催化剂经甲醇烃化反应和芳构化反应生产低碳烯烃及芳 烃并联产汽油。甲醇烃化反应和芳构化反应的反应器为各种类型的固定床反应器，压力 0. 01、. 5兆帕，温度18(T600°C。总液收大于70重量％，三苯收率大于90重量％。该方法 也采用两个反应器，工艺流程复杂。
[0009] 专利CN102531821公开的是甲醇和石脑油共进料生产低碳烯烃和/或芳烃的方 法，采用负载2. 2~6. 0重量％La和I. (T2. 8重量％P的ZSM-5催化剂，可采用固定床反应器 或流化床反应器。温度为55(T670°C，空速I. (T5 (克/小时）/克催化剂。该方法的三烯收 率较高，但BTX收率低，只有5~17重量％。
[0010] 专利CN102372537和CN102190546公开了甲醇转化制丙烯和芳烃的方法。这两项 专利是在甲醇转化制丙烯技术的基础上发展而来，丙烯是主目的产物，芳烃收率较低。
[0011] 上述专利技术中都存在乙烯、丙烯和芳烃收率低的问题。本发明针对性地提出了 技术方案，解决了上述问题。
【发明内容】
[0012] 本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中乙烯、丙烯和芳烃收率低的技术问 题，提供一种甲醇和/或二甲醚转化制乙烯、丙烯和芳烃的双流化床反应系统。该系统具有 乙烯、丙烯和芳烃收率高的优点。
[0013] 本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的方法。
[0014] 为解决上述问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种甲醇和/或二甲醚转化 制乙烯、丙烯和芳烃的双流化床反应系统，包括反应器I 1、反应器II 2、再生器3、汽提器4， 甲醇和/或二甲醚11、循环物料12分别在反应器I 1、反应器II 2中和催化剂I接触反应， 反应后的积炭催化剂II、积炭催化剂III分别经待生斜管I 5、待生斜管II 6进入汽提器4,汽 提后的积炭催化剂IV经汽提斜管7、汽提立管8进入再生器3再生，再生后的催化剂I经再 生斜管I 9、再生斜管II 10分别进入反应器I 1、反应器II 2。
[0015] 上述技术方案中，甲醇和/或二甲醚在反应器I 1中和催化剂I接触反应转化为 以乙烯、丙烯和芳烃为主的产物；循环物料在反应器II 2中和催化剂I接触反应转化为以 乙烯、丙烯和芳烃为主的产物；积炭催化剂II、积炭催化剂III在汽提器4中汽提出携带的反 应产物；积炭催化剂IV在再生器3通过烧焦的方式除去焦炭。
[0016] 上述技术方案中，系统中反应器I 1，用于将甲醇和/或二甲醚11和催化剂I接触 反应转化为以乙烯、丙烯和芳烃为主的产物；反应器II 2,用于将循环物料和催化剂I接触 反应转化为以乙烯、丙烯和芳烃为主的产物；再生器3,用于通过烧焦的方式除去积炭催化 剂IV上的焦炭；汽提器4,用于汽提出积炭催化剂II、积炭催化剂III上携带的产物。
[0017] 为解决上述问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种甲醇和/或二甲醚转化 制乙烯、丙烯和芳烃的双流化床反应方法，采用上述的系统，所述的方法包括以下几个步 骤： a) 甲醇和/或二甲醚11在反应器I 1中和催化剂I接触反应，生成反应产物13和积 炭催化剂II ; b) 循环物料12在反应器II 2中和催化剂I接触反应，生成反应产物14和积炭催化剂 III; c) 积炭催化剂II、积炭催化剂III分别经待生斜管I 5、待生斜管II 6进入汽提器4和汽 提介质15接触汽提，得到汽提产物16和积炭催化剂IV; d) 积炭催化剂IV经汽提斜管7进入汽提立管8,经提升介质17提升至再生器3 ; e) 积炭催化剂IV在再生器3中和再生介质18接触烧焦，得到催化剂I和烟气19 ; f) 催化剂I经再生斜管I 9、再生斜管II 10分别进入反应器I 1、反应器II 2 ; g) 反应产物13、反应产物14和汽提产物16进入后续分离系统，产物中部分乙烷、丙 烷、C4和C5和C6非芳作为循环物料12继续进行反应，其余以乙烯、丙烯、混合芳烃为主的 产物作为产品输出系统。
[0018] 上述技术方案中，反应器I 1的温度为40(T55(TC，以表压计反应压力为(To. 5兆 帕，重量空速为0. 1~1〇 (克/小时）/克催化剂，催化剂循环量和甲醇和/或二甲醚11进料 量的质量比为3?30 : 1，反应器I 1内反应段的催化剂密度为50?200千克/米3,平均 空塔气速0. OfL 2米/秒。最大量乙烯、丙烯操作模式下，温度为48(T550°C，以表压计反 应压力为(T0. 3兆帕，重量空速为2~10 (克/小时）/克催化剂，催化剂循环量和甲醇和/或 二甲醚11进料量的质量比为10?30 : 1，反应器I 1内反应段的催化剂密度为50?140 千克/米3,平均空塔气速〇. 06?1. 2米/秒；最大量芳烃操作模式下，温度为40(T500°C，以 表压计反应压力为0. 1~〇. 5兆帕，重量空速为0. 1~2 (克/小时）/克催化剂，催化剂循环量 和甲醇和/或二甲醚11进料量的质量比为3?25 : 1，反应器I 1内反应段的催化剂密度 为100?200千克/米3,平均空塔气速0. 01、. 3米/秒；联产乙烯、丙烯和芳烃模式下， 温度为44(T520°C，以表压计反应压力为0. 1~0. 4兆帕，重量空速为0. 3~4(克/小时）/克 催化剂，催化剂循环量和甲醇和/或二甲醚11进料量的质量比为5?25 : 1，