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_2

文档序号:8243383阅读:来源:国知局
反应器I 1 内反应段的催化剂密度为80?180千克/米3,平均空塔气速0. 01、. 5米/秒。
[0019] 上述技术方案中,反应器II2的温度为43(T650°C,以表压计反应压力为(To. 5兆 帕,重量空速为0. 1~15 (克/小时)/克催化剂,催化剂循环量和循环物料12进料量的质 量比为5?40 : 1,反应器II 2内反应段的催化剂密度为50?200千克/米3,平均空塔 气速0. 01~2米/秒。最大量乙烯、丙烯操作模式下,温度为55(T650°C,以表压计反应压力 为(T0. 3兆帕,重量空速为3~15 (克/小时)/克催化剂,催化剂循环量和循环物料12进料 量的质量比为10?40 : 1,反应器II 2内反应段的催化剂密度为50?140千克/米3,平 均空塔气速〇. 1~2米/秒;最大量芳烃操作模式下,温度为43(T520°C,以表压计反应压力 为0. 15、. 5兆帕,重量空速为0. 1~4(克/小时)/克催化剂,催化剂循环量和循环物料12 进料量的质量比为5?40 : 1,反应器II 2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、. 5米/秒;联产乙烯、丙烯和芳烃模式下,温度为45(T540°C,以表压 计反应压力为0. 1~〇. 4兆帕,重量空速为0. 3~7 (克/小时)/克催化剂,催化剂循环量和循 环物料12进料量的质量比为5?40 : 1,反应器II 2内反应段的催化剂密度为80?180 千克/米3,平均空塔气速〇. 01、. 5米/秒。
[0020]上述技术方案中,催化剂I活性组分为ZSM-5、ZSM-23、ZSM-11、P、Y或相互间形 成的复合分子筛,优选ZSM-5 ;载体为高岭土、氧化铝、二氧化硅;活性组分和载体的质量比 为(10?50) : (50?90),优选(20?40) : (60?80)。
[0021] 上述技术方案中,催化剂I负载有Zn、Ag、P、Ga、Cu、Mn、Mg中一种或多种元素或氧 化物,优选Zn、P ;以催化剂的质量百分比计,负载的元素在催化剂I上的含量为0.01~15重 量%,优选0.02?8重量%。
[0022] 上述技术方案中,催化剂的活性组分选自ZSM-5分子筛,以催化剂的重量百分比 计,催化剂上负载〇. 〇1~5重量%的Zn元素或氧化物,0. 1~8重量%的P元素或氧化物。
[0023] 上述技术方案中,反应器I 1的原料可为甲醇或二甲醚或两者的混合物,优选甲 醇。
[0024] 上述技术方案中,反应器I 1的原料中水的质量百分含量为(T30重量%,优选低于 10重量%。
[0025] 上述技术方案中,汽提介质15为水蒸汽、N2或两者的混合物,提升介质17为水蒸 汽、N 2或两者的混合物,再生介质18为空气、02、N2或两者或三者的混合物。
[0026] 上述技术方案中,催化剂I上的焦炭占催化剂I总质量的百分含量低于0. 1重 量%。
[0027] 上述技术方案中,反应器I 1和反应器II 2自下而上均为反应段17、过渡段18和 稀相段19。
[0028] 本发明通过甲醇和/或二甲醚催化转化反应过程中产物的分离与循环物料的循 环利用,实现提高乙烯、丙烯和芳烃的收率的目的。
[0029] 本发明提供的技术方案,甲醇和/或二甲醚和循环物料分别在两个反应器内进行 反应,可选择不同的反应条件,分别实现不同的生产目的,相互组合,从而可以方便地实现 最大量乙烯、丙烯,最大量芳烃和联产乙烯、丙烯和芳烃三种操作模式。
[0030] 采用本发明的技术方案,在最大量乙烯、丙烯模式下操作,反应器I的温度为 480°C,以表压计反应压力为0. 2兆帕,重量空速为2 (克/小时)/克催化剂,催化剂循环量 和甲醇和/或二甲醚进料量的质量比为7 : 1,反应器内反应区的催化剂密度为80千克/ 米3,平均空塔气速0. 08米/秒;反应器II的温度为520°C,以表压计反应压力为0. 2兆帕, 重量空速为3 (克/小时)/克催化剂,催化剂循环量和甲醇和/或二甲醚进料量的质量比 为12 : 1,反应器内反应区的催化剂密度为70千克/米3,平均空塔气速0.12米/秒;采 用Cu-ZSM-5催化剂;甲醇进料;乙烯碳基收率为29. 2重量%、丙烯碳基收率为26. 1重量%、 芳烃碳基收率为34. 0重量%。
[0031] 采用本发明的技术方案,在最大量芳烃模式下操作,反应器I的温度为465°C,以 表压计反应压力为0. 25兆帕,重量空速为0. 3 (克/小时)/克催化剂,催化剂循环量和甲 醇和/或二甲醚进料量的质量比为5 : 1,反应器内反应区的催化剂密度为130千克/米3, 平均空塔气速0. 01米/秒;反应器II的温度为480°C,以表压计反应压力为0. 25兆帕,重 量空速为1 (克/小时)/克催化剂,催化剂循环量和甲醇和/或二甲醚进料量的质量比为 8 : 1,反应器内反应区的催化剂密度为120千克/米3,平均空塔气速0.04米/秒;采用 Zn-P-ZSM-5催化剂;甲醇进料;乙烯碳基收率为15. 1重量%、丙烯碳基收率为12. 7重量%、 芳烃碳基收率为67. 2重量%,BTX碳基收率为48. 4重量%。
[0032] 采用本发明的技术方案,在联产乙烯、丙烯和芳烃模式下操作,反应器I的温度为 460°C,以表压计反应压力为0. 2兆帕,重量空速为0. 5 (克/小时)/克催化剂,催化剂循 环量和甲醇和/或二甲醚进料量的质量比为5 : 1,反应器内反应区的催化剂密度为120千 克/米3,平均空塔气速0. 02米/秒;反应器II的温度为520°C,以表压计反应压力为0. 2 兆帕,重量空速为4 (克/小时)/克催化剂,催化剂循环量和甲醇和/或二甲醚进料量的 质量比为13 : 1,反应器内反应区的催化剂密度为110千克/米3,平均空塔气速0.17米/ 秒;采用Zn-Mg-P-ZSM-5催化剂;甲醇进料;乙烯碳基收率为21. 7重量%、丙烯碳基收率为 19. O重量%、芳烃碳基收率为49. 5重量%,BTX碳基收率为35. 6重量%。
【附图说明】
[0033] 图1为本发明所述技术方案的装置不意图,图2为反应器I和II的不意图。
[0034] 图1~2中1为反应器I ;2为反应器II ;3为再生器;4为汽提器;5为反应器I的 待生斜管;6为反应器II的待生斜管;7为汽提斜管;8为汽提立管;9为再生斜管I ; 10为 再生斜管II ;11为甲醇和/或二甲醚;12为循环物料;13为反应器I的产物;14为反应器 II的产物;15为汽提介质;16为汽提产物;17为提升介质;18为再生介质;19为烟气;20为 反应器的反应段;21为反应器的过渡段;22为反应器的稀相段。
[0035] 图1中甲醇和/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 ;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 ;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 ;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 ;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 ;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。
【具体实施方式】
[0036]【实施例1】 采用如图1所示装置。
[0037] 反应器I的反应条件为:温度为480°C,以表压计反应压力为0? 2兆帕,重量空速 为2(克/小时)/克催化剂,催化剂循环量和原料进料量的质量比为7 : 1,反应器内反应 区的催化剂密度为80千克/米3,平均空塔气速0. 08米/秒。以甲醇为原料,水含量为5 Sfi %O
[0038] 反应器II的反应条件为:温度为520°C,以表压计反应压力为0. 2兆帕,重量空速 为3(克/小时)/克催化剂,催化剂循环量和原料进料量的质量比为12 : 1,反应器内反应 区的催化剂密度为70千克/米3,平均空塔气速0. 12米/秒。原料中乙烷:丙烷:C4和 C5和C6非芳的质量比为2:3:5。
[0039] 采用Cu-ZSM-5催化剂。
[0040] Cu-ZSM-5催化剂的制备步骤:将ZSM-5分子筛、载体和粘结剂机械混合,加入适量 水、HC1,控制PH值不小于3,浆液搅拌均匀后于500°C下喷雾成型,制成60~300目的ZSM-5 催化剂中间体。ZSM-5分子筛和基质的质量比为4:6
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