[发明专利]一种高丙烯产率甲醇制丙烯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高丙烯产率甲醇制取丙烯的方法，更具体说是关于一种以ZSM-5/泡沫SiC结构化催化剂为活性组元，以甲醇为原料制取丙烯的方法。

背景技术

丙烯是重要的基本有机化工原料之一。近年来，随着丙烯的广泛使用，对丙烯的需求大幅度增加。目前，丙烯的主要生产方法是乙烯联产丙烯和炼厂副产丙烯。这些传统的生产方式很难满足对丙烯日益增长的需求，而且石油资源的短缺和石油价格的提高也使这些传统工艺面临原料短缺的问题。在这种情况下，甲醇制丙烯技术(Methanol to propylene，简称MTP)受到了普遍关注，因为甲醇可以通过煤和天然气大量制得。MTP工艺以丙烯为目的产物，与传统的甲醇制低碳烯烃(MTO)和甲醇制汽油(MTG)工艺不同，要求催化剂必须具有很高的丙烯选择性，且产物中P/E比较高。

MTP技术的关键，是使用高性能的催化剂。ZSM-5具有良好的水热稳定性和抗结焦性能，是MTP反应的首选催化材料。目前，ZSM-5沸石分子筛催化剂研究主要集中在通过调节HZSM-5分子筛的硅铝比、离子改性、水热处理、介孔化、及使用纳米分子筛等手段来改变催化剂的酸性与孔结构，已达到强化催化剂传质能力、提高丙烯选择性、提高催化剂抗积碳能力的目的。经过多年的努力，ZSM-5催化剂的传质能力及和催化剂稳定性都取得了很大的提高，但是现在的研究大多集中在对沸石分子筛粉体的改性，有关影响丙烯选择性及催化剂寿命的一些重要问题始终没有解决。甲醇制丙烯是一个强放热反应，对于颗粒堆积固定床反应器，当催化剂装填量较大时，产生的热量无法带走，床层局部过热引起催化剂失活。另外，虽然沸石分子筛的纳米化、介孔化使沸石催化剂的传质特性得到了改善，但是在实际应用过程中，必须添加粘结剂将催化剂粉体制成颗粒。反应物和反应产物的扩散颗粒催化剂中路径较长，容易发生二次反应生成长链大分子，极大地削弱了纳米化、介孔化的作用。因此，从根本上提高沸石催化剂的传质能力并迅速带走在反应过程中产生的热量，是一个亟待解决的问题。

将ZSM-5型沸石分子筛涂负载于泡沫碳化硅载体上制成ZSM-5/泡沫碳化硅结构化催化剂有两方面好处：一、反应物与反应产物在ZSM-5型沸石分子筛涂层中扩散距离较短，有利于提高对低碳烯烃的选择性；二、泡沫碳化硅传热能力好，反应产生的热量可被迅速带走，防止积碳。但是由于制备技术的制约，泡沫碳化硅、泡沫氧化铝、蜂窝堇青石等结构化载体上制备的沸石涂层多为致密结构，这样就会造成反应物与反应产物在沸石涂层内传质受限，造成催化剂的利用率下降、丙烯产率不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高丙烯产率甲醇制丙烯的方法，解决现有技术中反应物和反应产物的扩散颗粒催化剂中路径较长，容易发生二次反应生成长链大分子，产生的热量无法带走，且存在催化剂磨损及催化剂与反应产物分离困难等问题。

本发明的技术方案是：

一种高丙烯产率甲醇制丙烯的方法，该方法以甲醇原料，以分子筛/泡沫SiC结构化催化剂为活性组分，在固定床反应器上进行脱水反应；反应温度为400-600℃，反应压力为0-3.0MPa，甲醇的质量空速为0.1-100h^-1，原料气中甲醇的体积分数10～100％，原料与催化剂接触，反应生成含丙烯的流出物；所述ZSM-5/泡沫SiC结构化催化剂是将具有高晶间孔隙率的ZSM-5型沸石涂层或特定晶体取向的ZSM-5型沸石晶体负载于泡沫SiC载体上制成的结构化催化剂。

甲醇制丙烯反应分为三个过程：一、甲醇脱水形成二甲醚；二、二甲醚脱水形成低碳烯烃；三、低碳烯烃二次反应形成大分子产物。因而，作为中间产物的低碳烯烃受扩散影响很大。