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CN102276401B - 甲醇制烯烃产品气中催化剂的脱除方法 - Google Patents

甲醇制烯烃产品气中催化剂的脱除方法 Download PDF

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China Petroleum and Chemical Corp
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Abstract

本发明涉及一种甲醇制烯烃产品气中催化剂的脱除方法，主要解决现有技术中存在的产品气中夹带催化剂脱除效率较低的问题，本发明通过采用一种甲醇制烯烃产品气中催化剂的脱除方法，主要包括如下步骤：(1)携带催化剂的产品气物流Ⅰ进入内置于反应器的气固分离设备，获得催化剂含量小于0.4克/米3的产品气物流Ⅱ；(2)所述产品气物流Ⅱ进入外置于反应器的气固分离设备，获得催化剂含量小于0.1克/米3的产品气物流Ⅲ；(3)所述产品物流Ⅲ经冷却、急冷后形成第一催化剂浓度的液固混合料流Ⅰ，进入催化剂脱除设备，获得低于第一催化剂浓度的液固混合料流Ⅱ的技术方案较好地解决了上述问题，可用于低碳烯烃的工业生产中。

Description

甲醇制烯烃产品气中催化剂的脱除方法
技术领域
本发明涉及一种甲醇制烯烃产品气中催化剂的脱除方法。
背景技术
低碳烯烃，指乙烯和丙烯，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。
US 4499327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，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。
US 4338475专利中公开了一种使甲醇转化成烯烃的方法，其中通过反应器内的旋风分离器从反应产物物流中分离出催化剂。催化剂在反应器内由于机械应力容易磨损破碎而产生粉末状颗粒，由于其尺寸小、重量较轻，反应器内的旋风分离器不能有效除去催化剂粉末，随反应产物物流夹带出反应器，催化剂粉末越小，越难通过常规的方法分离。因此，该方法中催化剂脱除效率较低、损失量较大。
US 6121504中介绍了一种OTO系统，含氧化合物转化制烯烃反应器产生的反应产物物流，所述反应产物物流通过换热器有效回收热量，但并未说明如何处理反应产物物流中夹带离开反应器的催化剂粉末。
随反应产物物流夹带的催化剂颗粒若不能及时清除，会在整个工艺的某些分离工序设备上沉积，造成大麻烦。同时由于甲醇制烯烃催化剂价格昂贵，因此，需要尽可能多的回收反应产物物流夹带的催化剂颗粒，并将之从主要产物物流中脱除。现有技术均没有较好的解决该问题。本发明有针对性的解决了该问题。
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产品气中夹带催化剂脱除效率较低的问题，提供一种新的甲醇制烯烃产品气中催化剂的脱除方法，该方法具有产品气中夹带催化剂脱除效率较高的优点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种甲醇制烯烃产品气中催化剂的脱除方法，主要包括如下步骤：(1)携带催化剂的产品气物流Ⅰ进入内置于反应器的气固分离设备，获得催化剂含量小于0.4克/米3的产品气物流Ⅱ；(2)所述产品气物流Ⅱ进入外置于反应器的气固分离设备，获得催化剂含量小于0.1克/米3的产品气物流Ⅲ；(3)所述产品物流Ⅲ经冷却、急冷后形成第一催化剂浓度的液固混合料流Ⅰ，进入催化剂脱除设备，获得低于第一催化剂浓度的液固混合料流Ⅱ。
上述技术方案中，所述催化剂包括SAPO-34；所述内置于反应器的气固分离设备为至少为一级的旋风分离器；所述外置于反应器的气固分离设备为旋风分离器，内置至少100个立管式高效旋风管；所述冷却、急冷过程采用的介质为水；所述第一催化剂浓度在0.3～2.0克/千克；所述液固混合料流Ⅱ中催化剂浓度小于0.2克/千克；在所述催化剂脱除设备中脱除催化剂的过程中采用过滤或洗涤的方法。
本发明中，产品物流Ⅲ经与水蒸气在换热器中换热后被冷却至300℃以下，然后进入急冷塔，所述急冷塔为板式塔，选自筛板塔或泡罩塔。急冷介质采用水，急冷塔顶出产品气，塔底形成35～60℃的第一催化剂浓度的液固混合料流Ⅰ，然后用泵打入催化剂脱除设备，可采用过滤或洗涤的方法，脱除混合料流Ⅰ中夹带的催化剂颗粒，同时形成低于第一催化剂浓度的液固混合料流Ⅱ和渣浆。所述渣浆中含有产品气夹带的至少90％的催化剂颗粒。
本发明中，催化剂的脱除效率＝(1-液固混合料流Ⅱ中催化剂质量/产品气物流Ⅱ中催化剂质量)×100％。
采用本发明的方法，除内置于反应器的传统旋风分离器外，还在反应器外设有内置高效旋风管的旋风分离器，该旋风分离器类似于催化裂化烟气管道上的“三级旋风分离器”，可保证10微米左右的催化剂细粉的有效脱除。另外，旋风分离器不能脱除的催化剂细粉随物流进入冷却、急冷工序，随液态物流被冷却下来的催化剂细粉再进入催化剂脱除设备，采用过滤或洗涤的方法进行最终脱除。因此，采用本发明的方法，有效回收了产品物流携带的催化剂细粉，降低了甲醇制烯烃工艺的催化剂消耗。
采用本发明的技术方案：所述催化剂包括SAPO-34；所述内置于反应器的气固分离设备为至少为一级的旋风分离器；所述外置于反应器的气固分离设备为旋风分离器，内置至少100个立管式高效旋风管；所述冷却、急冷过程采用的介质为水；所述第一催化剂浓度在0.3～2.0克/千克；所述液固混合料流Ⅱ中催化剂浓度小于0.2克/千克；在所述催化剂脱除设备中脱除催化剂的过程中采用过滤或洗涤的方法，产品气中夹带催化剂的脱除效率达到98.2％，取得了较好的技术效果。
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。
具体实施方式
【实施例1】
在甲醇制烯烃反应系统中，反应器采用快速流化床，催化剂采用SAPO-34，以纯度为99.5％的甲醇进料，进料量为4.2吨/小时，反应温度为465℃，反应区气相线速为1.25米/秒，反应器沉降段内设有两级旋风分离器，两级旋风分离器出口催化剂含量约为0.21克/米3，在反应器外设有内置100个高效旋风管的旋风分离器，旋风管为立管式，可有效回收7微米以上的催化剂细粉，外置旋风分离器出口催化剂含量约为0.05克/米3。产品气冷却、急冷工序采用的介质为水，形成的液固混合料流Ⅰ的温度约40℃，其中第一催化剂浓度为0.8克/千克，进入催化剂脱除设备，采用过滤法进行液固料流中催化剂的脱除，设置两个液固料流过滤器，一开一备，获得液固混合料流Ⅱ，液固混合料流Ⅱ中催化剂的浓度约为0.08克/千克。产品气中的催化剂经过整个步骤脱除后，产品气夹带的催化剂的脱除效率为98.2％。
【实施例2】
在如实施例1所述的条件下，降低甲醇进料量为2.86吨/小时，并在甲醇进料中添加水蒸气，水蒸气与甲醇的质量比为0.12，反应区气相线速为0.98米/秒，内置旋风分离器出口催化剂含量约为0.38克/米3，外置旋风分离器出口催化剂含量约为0.097克/米3。液固混合料流Ⅰ中第一催化剂浓度为1.94克/千克，液固混合料流Ⅱ中催化剂的浓度约为0.17克/千克。产品气中的催化剂经过整个步骤脱除后，产品气夹带的催化剂的脱除效率为93.4％。
【比较例1】
在如实施例1所述的条件下，只是在反应器外不设置旋风分离器，内置旋风分离器出口催化剂含量约为0.23克/米3，液固混合料流Ⅰ中第一催化剂浓度为1.23克/千克，液固混合料流Ⅱ中催化剂的浓度约为0.25克/千克。产品气中的催化剂经过整个步骤脱除后，产品气夹带的催化剂的脱除效率为89.5％。
显然，采用本发明的方法，有效脱除了产品气中夹带的催化剂细粉，具有较大的技术优势，可用于低碳烯烃的工业生产中。

Claims (1)

1.一种甲醇制烯烃产品气中催化剂的脱除方法，在甲醇制烯烃反应系统中，反应器采用快速流化床，催化剂采用SAPO-34，以纯度为99.5％的甲醇进料，进料量为4.2吨/小时，反应温度为465℃，反应区气相线速为1.25米/秒，反应器沉降段内设有两级旋风分离器，两级旋风分离器出口催化剂含量约为0.21克/米3，在反应器外设有内置100个高效旋风管的旋风分离器，旋风管为立管式，可有效回收7微米以上的催化剂细粉，外置旋风分离器出口催化剂含量约为0.05克/米3；产品气冷却、急冷工序采用的介质为水，形成的液固混合料流I的温度约40℃，其中第一催化剂浓度为0.8克/千克，进入催化剂脱除设备，采用过滤法进行液固料流中催化剂的脱除，设置两个液固料流过滤器，一开一备，获得液固混合料流II，液固混合料流II中催化剂的浓度约为0.08克/千克；产品气中的催化剂经过整个步骤脱除后，产品气夹带的催化剂的脱除效率为98.2％。
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