一种提高甲醇脱水制烯烃产率的沸石催化和分离方法

摘要

本发明属于化工技术领域，具体涉及到一种甲醇脱水制烯烃方法。由四个装有不同功能的择形ZSM-5沸石分子筛催化剂的绝热催化反应床和疏水硅沸石吸附剂的吸附床构成的甲醇脱水制丙烯为主产物烯烃的装置中，甲醇脱水为二甲醚、二甲醚和甲醇脱水制丙烯反应、副产物C4烃裂解制烯烃和轻汽油裂解制烯烃的反应，在优化条件下进行，可明显提高烯烃产率，降低主反应绝热固定床反应器中催化剂的结碳，提高催化活性的稳定性，延长催化剂的再生周期和寿命，并节约催化剂的使用量。大量产物水中含有的少量未转化甲醇和二甲醚被疏水硅沸石吸附和回收再利用，同时可消除了排放水中的有机物污染物使其达到排放的环保要求。

主权项

1、一种提高甲醇脱水制烯烃产率的沸石催化和分离方法，其特征在于采用四个绝热固定床反应器构成MTP催化反应系统：甲醇脱水为二甲醚的第一绝热固定床反应器R1、二甲醚和甲醇脱水制丙烯的第二绝热固定床反应器R2、副产物C4烃裂解制烯烃的第三绝热固定床反应器R3、和轻汽油裂解制烯烃的第四绝热固定床反应器R4；具体步骤如下：(1)首先将工业粗甲醇和水混合加热成蒸汽，通入第一绝热固式固定床反应器R1，将甲醇部分转化为二甲醚和水的混合蒸汽；反应器中装有择形ZSM-5沸石分子筛催化剂，反应温度180～220℃，质量空速2.0～6.0h-1；(2)步骤(1)得到的混合蒸汽经加热后通入第二绝热固定床反应器R2，进行催化反应，转化为丙烯和乙烯含量占总碳氢化合物产物50％以上的含水蒸汽的混合物蒸汽，该反应器使用择形ZSM-5沸石分子筛催化剂，反应温度460～520℃，质量空速1-2h-1；(3)步骤(2)获得的产物混合蒸汽由管路输送至分离单元的第一冷凝器L1中冷却至10-30℃，在此冷凝器中冷却下来的产物以气相、水相和油相三相存在；冷凝器的底部是含少量未转化的甲醇和二甲醚的水相，水相的上层是由C5-C7混合烃组成的液态轻汽油的油相，冷凝器L1的上部为气相的C1-C4混合烃；该C1-C4混合烃用管道送入第二冷凝器L2，在-5～-10℃下将C4烃液化，与气态C1-C3混合烃分离，后者再经管道送入装有3A分子筛的干燥器K1脱除少量水后，输入深冷分离器F1将目标产物丙烯和乙烯及副产物C1-C3混合烷烃分别分离；(4)将步骤(3)获得的C4烃通过管道经加热气化后送入第三绝热固定床反应器R3中，裂解为含48％以上乙烯和丙烯的混合碳氢化合物蒸汽；该反应器使用择形ZSM-5沸石分子筛催化剂，反应温度450～550℃，质量空速10～20h-1；(5)将步骤(3)获得的轻汽油通过管道经加热气化后送入第四绝热固定床反应器R4，催化裂解为含乙烯和丙烯41％以上的混合碳氢化合物蒸汽；该反应器中的催化剂是择形ZSM-5沸石分子筛催化剂，反应温度550～650℃，质量空速1～4h-1；(6)将步骤(4)和步骤(5)获得的富含乙烯和丙烯的碳氢化合物蒸汽送入第一冷凝器L1，进行步骤(3)的分离操作；(7)将步骤(3)的第一冷凝器L1的下部排出的含少量未转化的甲醇和二甲醚的水相、送入装有疏水硅沸石吸附剂的吸附床S1处理后排放，被吸附剂吸附的甲醇和二甲醚，用过热水蒸汽脱附后产生的富含甲醇和二甲醚的蒸汽作为反应原料输送至第二绝热固定床反应器R2、再用于催化转化为烯烃。