[发明专利]由二甲醚生产烯烃的方法和装置

说明书

本申请是申请日为2012年8月16日、申请号为201280047188.4、国际申请号为PCT/EP2012/066022的名称为“由二甲醚生产烯烃的方法和装置”的中国发明专利申请的分案申请。

本发明涉及由二甲醚生产烯烃。

短链烯烃，特别是丙烯，属于化学工业最重要的基本物质。由具有短链长度的这些不饱和化合物着手，可以构建具有较长链碳骨架和附加官能度的分子。

作为短链烯烃的来源，过去首要使用蒸汽裂化的方法，即在处理石油时候的热分解。但是，最近几年，已研发了另外的生产短链烯烃的方法。一方面，这是因为现有的来源已不再满足日益增长的需要；另一方面，化石原料的日益短缺要求使用其它原料物质。

用于生产丙烯和其它短链烯烃的所谓的MTP(甲醇至丙烯)或MTO(甲醇至烯烃)方法以甲醇作为原料着手。在这些多相催化方法中，初始由甲醇部分地形成中间产物二甲醚(DME)，并且随后由甲醇和二甲醚的混合物形成乙烯与丙烯的混合物。

在传统的MTP方法中，纯的甲醇是用于转化的原料物质；其初始由粗制甲醇通过蒸馏获得。随后，在高的能源消耗下使甲醇蒸发，并且在仅一个循环中将其引入DME反应器，在所述反应器内使它转化为二甲醚和水。如此获得的产物混合物含有比例为约30:70重量％的甲醇/DME并将其冷却和部分浓缩。

将来自DME反应器的富含水的浓缩物与气态二甲醚/甲醇一起加入到反应器的各个阶段，在其中将甲醇与二甲醚主要转化为烯属烃类。上述转化中获得的产物混合物随后必须进行进一步纯化。

例如，DE 11 2006 002 599 T5描述了最重要的是如何通过相应的工艺参数可以获得乙烯并且可以通过连接精馏装置有效地将其纯化。

形成产物混合物的原因首先是在烯烃反应器内的各个催化阶段的明显显著的热量分布。已尝试通过将析出物部分以液态形式加入抵消上述问题。由于冷凝物的蒸发，使气体物流在进入下一个催化剂床之前冷却。然而由于反应器内产生反应，特别是由甲醇产生的反应放热，反应控制仍有困难。这导致在各个催化剂阶段产生强烈的热效应和相应的缺点，并且尤其是导致催化剂损坏和基于所需要产物的选择性降低。

根据DE 695 199 99 T2，已知可以向用于生产烯烃的反应器内加入烷氧基化合物例如甲醇与二甲醚的混合物，其中将稀释气体混合到上述混合物中。通过稀释气体可以实现所添加气体物流的温度位于约340～400℃并且改变最终气体物流的比热容以使气体物流内的温度升高少于100℃。这因此避免形成将破坏催化剂并且在该其中会发生不需要的反应的局部加热区，但同时该温度明显低于最佳操作温度。为了获得类似的转化率，必须提高停留时间。因此，降低了单位时间转化率并因此降低了工艺效率。

迄今为止在传统的MTP方法中包含在中间体DME产物中的甲醇具有不利影响，因为烯烃反应器内的转化率收到强烈放热反应的影响。当使用甲醇-DME混合物时，反应器的热效应明显高于使用纯的二甲醚。但是，在常规实施MTP方法的情况下，转而使用纯的二甲醚是昂贵且不经济的，因为必须实施具有高的投资精力和助剂消耗的用于分离粗制甲醇/纯甲醇和DME/甲醇/水的两个独立的蒸馏系统。

在DE 10 2008 058 931 B4中描述的方法中，二甲醚的纯化有利地与粗制甲醇相关联。在反应器内，通过多相催化反应生产甲醇、二甲醚和水的混合物，考虑到各个成分的分离，必须对该混合物进行处理。为此，将来自反应器的混合物送入第一蒸馏塔，其中将甲醇与二甲醚的混合物从主要由水组成的塔底产物中分离出来。将甲醇-DME混合物送入第二蒸馏塔，其中在塔顶取出纯化的二甲醚。主要含有甲醇的塔底产物送入第三蒸馏塔，同时用初始物质粗制甲醇进料。在上述第三蒸馏塔中纯化的甲醇可用作析出物用于转化二甲醚的反应器。通过该方法，甲醇蒸馏和二甲醚的纯化因此可结合在一个方法中。

根据DE 10 2008 058 931 B4已知的方法使得可使用二甲醚作为转化成烯烃的仅有的进料组份并且同时确保方法的经济性。

由此，本发明的目的是在多相催化方法中使纯化的二甲醚在优选多个催化剂阶段中转化为烯烃，其中在催化剂阶段中温度分布应该尽可能持平，但接近最佳操作温度。