专利名称：甲醇制烯烃过程中失活催化剂烧炭再生的控制方法
技术领域：
本发明涉及一种甲醇制烯烃过程中失活催化剂烧炭再生的控制方法。
背景技术：
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。US4499327专利中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SAP0-34是MTO工艺的首选催化剂。SAP0-34催化剂具有很高的低碳烯烃选择 性，而且活性也较高，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，更甚至 达到提升管的反应时间范围内。US6166282中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。经模拟计算，与传统的鼓泡流化床反应器相比，该快速 流化床反应器内径及催化剂所需藏量均大大减少。CN1723262中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。本领域所公知的，在甲醇转化为低碳烯烃的过程中，催化剂上需要带有一定量的 积炭，以保证较高的低碳烯烃收率。而所需的这部分积炭需要待生催化剂和再生催化剂的 混合来实现。现有技术存在待生催化剂和再生催化剂积炭量之差较大的问题，使得混合催 化剂上的积炭量不均勻，使得低碳烯烃的收率降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的低碳烯烃收率不高的问题，提供 一种新的甲醇制烯烃过程中失活催化剂烧炭再生的控制方法。该方法用于低碳烯烃的生产 中，具有低碳烯烃收率较高、低碳烯烃生产工艺经济性较高的优点。为解决上述问题，本发明采用的技术方案为含氧再生介质进入辅助燃烧室，与燃 烧介质接触燃烧，使辅助燃烧室出口气体中的氧气浓度为5 20%体积，燃烧生成的混合气体以及剩余的再生介质携带热量进入流化床再生器，与失活催化剂接触进行烧炭再生。上述技术方案中，所述燃烧介质包括甲烷、氢气、丙烷、柴油中的至少一种；再生介 质中包括氮气和氧气，优选方案为压缩空气；所述催化剂包括SAP0-34分子筛。本发明所述的技术方案中，由于再生器内的氧气分压的控制，实现待生催化剂贫 氧再生，缩小了待生催化剂和再生催化剂的“碳差”，提高了待生催化剂和再生催化剂混合 后的积炭均勻性，提高了低碳烯烃的收率。本发明的技术方案中，通过采用辅助燃烧室内再 生介质的燃烧，在改变氧气浓度的同时，产生大量热量，这部分热量可以通过再生介质和燃 烧生成的混合气体带入再生器内，有效补充了再生器内贫氧再生时的所缺热量，供再生器 内维持热平衡。本发明所述的燃烧介质可选择甲烷、氢气等，这些气体均可来自甲醇制烯烃 工艺过程中产生的副产物。因此，采用辅助燃烧室内再生介质与燃烧介质的接触和燃烧，既 控制了进入再生器气体的氧分压，又为再生器补充了热量，且所需的燃烧介质直接利用反 应产生的副产物，从而提高了低碳烯烃生产工艺的经济性。采用本发明的技术方案所述燃烧介质包括甲烷、氢气、丙烷、柴油中的至少一种； 再生介质中包括氮气和氧气，优选方案为压缩空气；所述催化剂包括SAP0-34分子筛，低碳 烯烃收率最高可达到82. 69%重量，取得了较好的技术效果。
图1为本发明所述方法的流程示意图。图1中，1为再生介质入口 ；2为燃烧介质入口 ；3为待生催化剂入口 ；4为再生器 密相区；5为再生器稀相区；6为气固旋风分离器；7为烟气出口 ；8为再生催化剂出口；9为 辅助燃烧室。再生介质自管线1进入辅助燃烧室9中，与自管线2来的燃烧介质接触，燃烧后的 再生介质和生成的混合气体从再生器底部进入再生器密相区4，与从管线3来的待生催化 剂接触，生成的烟气和再生催化剂经过再生稀相区5、气固旋风分离器6分离后，烟气从管 线7进入后续的能量回收阶段，而再生催化剂部分经过管线8返回反应系统。下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
具体实施例方式实施例1在流化床反应-再生循环装置上，催化剂为SAP0-34，再生温度为650°C，再生介质 为压缩空气，燃烧介质为甲烷和氢气，甲烷与氢气的体积比在5 1，辅助燃烧室出口气体 中的氧气浓度为17. 5%体积，待生催化剂与再生催化剂的碳差可稳定在2. 2%重量左右， 再生温度在控制值(650°C ) 士5°C内变化，再生器稀相温度与密相温度的差值在80°C左右， 未发现有CO尾燃现象的发生。再生后的催化剂进入反应器与待生催化剂混合后与甲醇原 料接触，反应温度为450°C，低碳烯烃收率为82. 69%重量。实施例2在流化床反应-再生循环装置上，催化剂为SAP0-34，再生温度为650°C，再生介质 为压缩空气，燃烧介质为轻柴油，点火起燃温度为370°C，辅助燃烧室出口气体中的氧气浓 度为5%体积，待生催化剂与再生催化剂的碳差可稳定在0.8%重量左右，再生温度在控制值(650°C ) 士7°C内变化，再生器稀相温度与密相温度的差值在110°C左右，未发现有CO尾 燃现象的发生。再生后的催化剂进入反应器与待生催化剂混合后与甲醇原料接触，反应温 度为450°C，低碳烯烃收率为80. 24%重量。实施例3在流化床反应-再生循环装置上，催化剂为SAP0-34，再生温度为650°C，再生介 质为氮气和氧气的混合物，氮气和氧气的体积比为3 1，燃烧介质为丙烷，辅助燃烧室出 口气体中的氧气浓度为20%体积，待生催化剂与再生催化剂的碳差可稳定在2. 5%重量左 右，再生温度在控制值(650°C ) 士 10°C内变化，再生器稀相温度与密相温度的差值在68°C 左右，未发现有CO尾燃现象的发生。再生后的催化剂进入反应器与待生催化剂混合后与甲 醇原料接触，反应温度为450°C，低碳烯烃收率为80. 03%重量。
显然，采用本发明的方法，可以达到提高低碳烯烃收率的目的，具有较大的技术优 势，可用于低碳烯烃的工业生产中。
权利要求
一种甲醇制烯烃过程中失活催化剂烧炭再生的控制方法，含氧再生介质进入辅助燃烧室，与燃烧介质接触燃烧，使辅助燃烧室出口气体中的氧气浓度为5～20％体积，燃烧生成的混合气体以及剩余的再生介质携带热量进入流化床再生器，与失活催化剂接触进行烧炭再生。
2.根据权利要求1所述甲醇制烯烃过程中失活催化剂烧炭再生的控制方法，其特征在 于所述燃烧介质包括甲烷、氢气、丙烷、柴油中的至少一种。
3.根据权利要求1所述甲醇制烯烃过程中失活催化剂烧炭再生的控制方法，其特征在 于所述再生介质包括氮气和氧气。
4.根据权利要求1所述甲醇制烯烃过程中失活催化剂烧炭再生的控制方法，其特征在 于所述再生介质为压缩空气。
5.根据权利要求1所述甲醇制烯烃过程中失活催化剂烧炭再生的控制方法，其特征在 于所述催化剂包括SAPO-34分子筛。
全文摘要
本发明涉及一种甲醇制烯烃过程中失活催化剂烧炭再生的控制方法，解决现有技术中低碳收率较低的问题。本发明通过采用含氧再生介质进入辅助燃烧室，与燃烧介质接触燃烧，使辅助燃烧室出口气体中的氧气浓度为5～20％体积，燃烧生成的混合气体以及剩余的再生介质携带热量进入流化床再生器，与失活催化剂接触进行烧炭再生的技术方案，有效的解决了该问题，可用于低碳烯烃的工业生产中。
文档编号B01J38/02GK101811071SQ20091005689
公开日2010年8月25日 申请日期2009年2月19日 优先权日2009年2月19日
发明者张惠明, 杨为民, 钟思青, 齐国祯 申请人:中国石油化工股份有限公司;中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院