專利名稱：含氧化合物生產(chǎn)低碳烯烴的反應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含氧化合物生產(chǎn)低碳烯烴的反應(yīng)裝置。
背景技術(shù)：
低碳烯烴，即乙烯和丙烯，是兩種重要的基礎(chǔ)化工原料，其需求量在不斷增加。一般地，乙烯、丙烯是通過(guò)石油路線來(lái)生產(chǎn)，但由于石油資源有限的供應(yīng)量及較高的價(jià)格，由石油資源生產(chǎn)乙烯、丙烯的成本不斷增加。近年來(lái)，人們開(kāi)始大力發(fā)展替代原料轉(zhuǎn)化制乙烯、丙烯的技術(shù)。其中，一類(lèi)重要的用于低碳烯烴生產(chǎn)的替代原料是含氧化合物，例如醇類(lèi) (甲醇、乙醇)、醚類(lèi)(二甲醚、甲乙醚)、酯類(lèi)(碳酸二甲酯、甲酸甲酯)等，這些含氧化合物可以通過(guò)煤、天然氣、生物質(zhì)等能源轉(zhuǎn)化而來(lái)。某些含氧化合物已經(jīng)可以達(dá)到較大規(guī)模的生產(chǎn)，如甲醇，可以由煤或天然氣制得，工藝十分成熟，可以實(shí)現(xiàn)上百萬(wàn)噸級(jí)的生產(chǎn)規(guī)模。由于含氧化合物來(lái)源的廣泛性，再加上轉(zhuǎn)化生成低碳烯烴工藝的經(jīng)濟(jì)性，所以由含氧化合物轉(zhuǎn)化制烯烴(OTO)的工藝，特別是由甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴(MTO)的工藝受到越來(lái)越多的重視。US4499327專利中對(duì)磷酸硅鋁分子篩催化劑應(yīng)用于甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴工藝進(jìn)行了詳細(xì)研究，認(rèn)為SAP0-34是MTO工藝的首選催化劑。SAP0-34催化劑具有很高的低碳烯烴選擇性，而且活性也較高，可使甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的反應(yīng)時(shí)間達(dá)到小于10秒的程度，更甚至達(dá)到提升管的反應(yīng)時(shí)間范圍內(nèi)。US6166282中公布了一種甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的技術(shù)和反應(yīng)器，采用快速流化床反應(yīng)器，氣相在氣速較低的密相反應(yīng)區(qū)反應(yīng)完成后，上升到內(nèi)徑急速變小的快分區(qū)后，采用特殊的氣固分離設(shè)備初步分離出大部分的夾帶催化劑。由于反應(yīng)后產(chǎn)物氣與催化劑快速分離，有效的防止了二次反應(yīng)的發(fā)生。經(jīng)模擬計(jì)算，與傳統(tǒng)的鼓泡流化床反應(yīng)器相比，該快速流化床反應(yīng)器內(nèi)徑及催化劑所需藏量均大大減少。CN1723^52中公布了帶有中央催化劑回路的多級(jí)提升管反應(yīng)裝置用于氧化物轉(zhuǎn)化為低碳烯烴工藝，該套裝置包括多個(gè)提升管反應(yīng)器、氣固分離區(qū)、多個(gè)偏移元件等，每個(gè)提升管反應(yīng)器各自具有注入催化劑的端口，匯集到設(shè)置的分離區(qū)，將催化劑與產(chǎn)品氣分開(kāi)。US 20060025646專利中涉及一種控制MTO反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)中催化劑積炭量的方法， 是將失活的催化劑一部分送入再生區(qū)燒炭，另一部分失活催化劑返回到反應(yīng)區(qū)繼續(xù)反應(yīng)。CN200910087868公布了一種乙醇脫水制乙烯用催化劑，該催化劑為金屬M(fèi)n離子改性的SAP0-34分子篩，即Mn/SAPO-34，以嗎啡啉為模板劑通過(guò)直接合成法在分子篩晶化前引入改性金屬離子制備而成，所得分子篩為大晶粒單晶，可以直接用于流化床，乙醇轉(zhuǎn)化率高，乙烯的選擇性和純度均很高。雖然乙醇制乙烯(ETO)工藝具有較高的乙烯選擇性，而且較低的原料分壓同樣有利于乙烯選擇性的提高，但目前ETO工藝存在原料生產(chǎn)規(guī)模小、工藝經(jīng)濟(jì)性等問(wèn)題，如果將 ETO工藝依托于MTO工藝，節(jié)省了 ETO工藝裝置的建設(shè)費(fèi)用，對(duì)于某些具有大量甲醇和少量乙醇的地區(qū)發(fā)展乙烯、丙烯工業(yè)特別適用。雖然已有技術(shù)可以進(jìn)行甲醇或乙醇等含氧化合物生產(chǎn)低碳烯烴，但是現(xiàn)有技術(shù)均沒(méi)有很好的解決MTO與ETO的耦合問(wèn)題，也沒(méi)有很好解決低碳烯烴收率較低的問(wèn)題，本發(fā)明有針對(duì)性的解決了該問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有技術(shù)中存在的低碳烯烴收率較低的問(wèn)題，提供一種新的含氧化合物生產(chǎn)低碳烯烴的反應(yīng)裝置。該裝置用于低碳烯烴的生產(chǎn)中，具有低碳烯烴收率較高的優(yōu)點(diǎn)。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種含氧化合物生產(chǎn)低碳烯烴的反應(yīng)裝置，主要包括主反應(yīng)器4、輔助反應(yīng)器3、催化劑流通管12、換熱管5、氣固旋風(fēng)分離器 8，主反應(yīng)器4上部與沉降段9相連，下部與輔助反應(yīng)器3相連，沉降段9內(nèi)部設(shè)有氣固旋風(fēng)分離器8，頂部開(kāi)有產(chǎn)品氣出口 10，主反應(yīng)器4與輔助反應(yīng)器3連接部分內(nèi)有催化劑流通管 12，輔助反應(yīng)器3內(nèi)部設(shè)有換熱管，下部開(kāi)有催化劑出口，通過(guò)待生斜管7與再生器相連，主反應(yīng)器4下部開(kāi)有催化劑入口，通過(guò)再生斜管11與再生器相連。上述技術(shù)方案中，所述硅鋁磷酸鹽分子篩包括SAP0-34 ；所述主反應(yīng)器和輔助反應(yīng)器均為流化床；所述含氧化合物包括甲醇或乙醇，主反應(yīng)器進(jìn)料包括甲醇，輔助反應(yīng)器進(jìn)料包括乙醇；所述包括甲醇的主反應(yīng)器進(jìn)料首先進(jìn)入輔助反應(yīng)器內(nèi)的換熱管與催化劑換熱，然后進(jìn)入主反應(yīng)器；所述輔助反應(yīng)器上部與主反應(yīng)器相連，輔助反應(yīng)器氣相與積碳催化劑在催化劑流通管道中呈逆流流動(dòng)；所述待生斜管內(nèi)催化劑積碳量質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2. 0 6. 0%之間；所述輔助反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)溫度在300 420°C之間。本發(fā)明人通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，甲醇制烯烴反應(yīng)過(guò)程中形成的積碳催化劑，仍然保持較高的活性和選擇性，具備轉(zhuǎn)化某些低碳醇(如乙醇)的能力。采用本發(fā)明的裝置，采用MTO 反應(yīng)中形成的積碳催化劑轉(zhuǎn)化乙醇為乙烯，同時(shí)乙烯進(jìn)入MTO反應(yīng)器，進(jìn)一步增產(chǎn)丙烯，不但解決了 MTO與ETO工藝的耦合問(wèn)題，同時(shí)提高了低碳烯烴，尤其是丙烯的收率。同時(shí)，輔助反應(yīng)器生成的產(chǎn)品進(jìn)入主反應(yīng)器后，還降低了甲醇的分壓，有助于低碳烯烴選擇性的提高。由于乙醇制乙烯所需溫度較低，本發(fā)明中采用甲醇進(jìn)料在輔助反應(yīng)器與積碳催化劑換熱的方式，不但加熱了甲醇原料，而且降低了輔助反應(yīng)器的溫度，保證了乙醇制乙烯反應(yīng)的進(jìn)行。采用本發(fā)明的反應(yīng)裝置，可保證乙醇的100%轉(zhuǎn)化，提高了低碳烯烴的收率。采用本發(fā)明的技術(shù)方案所述硅鋁磷酸鹽分子篩包括SAP0-34 ；所述主反應(yīng)器和輔助反應(yīng)器均為流化床；所述含氧化合物包括甲醇或乙醇，主反應(yīng)器進(jìn)料包括甲醇，輔助反應(yīng)器進(jìn)料包括乙醇；所述包括甲醇的主反應(yīng)器進(jìn)料首先進(jìn)入輔助反應(yīng)器內(nèi)的換熱管與催化劑換熱，然后進(jìn)入主反應(yīng)器；所述輔助反應(yīng)器上部與主反應(yīng)器相連，輔助反應(yīng)器氣相與積碳催化劑在催化劑流通管道中呈逆流流動(dòng)；所述待生斜管內(nèi)催化劑積碳量質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2. 0 6. 0 %之間；所述輔助反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)溫度在300 420°C之間，甲醇轉(zhuǎn)化率達(dá)到99. 82 % (重量)，乙醇轉(zhuǎn)化率達(dá)到100% (重量)，乙烯收率達(dá)到18. 27% (重量)，丙烯收率達(dá)到 17.81% (重量)，取得了較好的技術(shù)效果。


圖1為本發(fā)明所述方法的流程示意圖。圖1中，1為包括乙醇的原料進(jìn)料；2為包括甲醇的原料熱進(jìn)料；3為輔助反應(yīng)器；4為主反應(yīng)器；5為換熱管；6為包括甲醇的原料冷進(jìn)料管線；7為待生斜管；8為氣固旋風(fēng)分離器；9為主反應(yīng)器沉降段；10為產(chǎn)品出口管線；11為再生斜管；12為催化劑流通管。包括甲醇的原料在輔助反應(yīng)器3中與積碳催化劑換熱后進(jìn)入主反應(yīng)器4，與硅鋁磷酸鹽分子篩催化劑接觸，生成包括低碳烯烴的產(chǎn)品，同時(shí)形成積碳催化劑，積碳催化劑從主反應(yīng)器4底部通過(guò)催化劑流通管12進(jìn)入輔助反應(yīng)器3，與包括乙醇的原料接觸，生成包括乙烯的產(chǎn)品，進(jìn)入主反應(yīng)器4，同時(shí)形成待生催化劑，待生催化劑通過(guò)待生斜管7進(jìn)入再生器再生，再生完成的催化劑通過(guò)再生斜管11返回主反應(yīng)器4。下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述，但不僅限于本實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1在如圖1所示的反應(yīng)裝置上，催化劑采用SAP0-34，主反應(yīng)器和輔助反應(yīng)器采用流化床，主反應(yīng)器采用純度為99. 5%的甲醇進(jìn)料，進(jìn)料溫度為210°C，設(shè)置分布板進(jìn)入反應(yīng)區(qū)，主反應(yīng)器反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度為450°C、反應(yīng)壓力以表壓計(jì)為0. OlMPa,反應(yīng)器內(nèi)氣相線速度為0. 7米/秒；輔助反應(yīng)器采用純乙醇進(jìn)料，進(jìn)料采用液相噴嘴進(jìn)料方式，輔助反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)條件乙醇進(jìn)料與甲醇進(jìn)料的質(zhì)量比為0. 2，反應(yīng)溫度為350°C，氣相線速度為0. 5 米/秒。積碳催化劑積碳量為2. 5%，待生催化劑積碳量為2. 97%，主反應(yīng)器出口采用氣相色譜分析產(chǎn)品組成，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為甲醇轉(zhuǎn)化率為99. 5% (重量)，乙醇轉(zhuǎn)化率為100% (重量)，乙烯收率為17.38% (重量)，丙烯收率為17.69% (重量)。實(shí)施例2按照實(shí)施例1所述的條件，主反應(yīng)器采用純度為99. 5%的甲醇進(jìn)料，進(jìn)料溫度為 180°C，主反應(yīng)器反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度為400°C、反應(yīng)壓力以表壓計(jì)為0. IMPa，反應(yīng)器內(nèi)氣相線速度為0. 67米/秒；輔助反應(yīng)器采用乙醇和甲醇混合進(jìn)料，進(jìn)料采用液相噴嘴進(jìn)料方式，輔助反應(yīng)器進(jìn)料中乙醇與甲醇進(jìn)料的質(zhì)量比為5. 2，總進(jìn)料中乙醇與甲醇的質(zhì)量比為 0. 6，輔助反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)條件反應(yīng)溫度為420°C，氣相線速度為0. 8米/秒。積碳催化劑積碳量為3. 17%，待生催化劑積碳量為3. 51%，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為甲醇轉(zhuǎn)化率為98. 31% (重量)， 乙醇轉(zhuǎn)化率為100 % (重量)，乙烯收率為14. 08 % (重量)，丙烯收率為16. 92 % (重量)。實(shí)施例3按照實(shí)施例1所述的條件，主反應(yīng)器采用純度為99. 5%的甲醇進(jìn)料，進(jìn)料溫度為 300°C，主反應(yīng)器反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度為500°C、反應(yīng)壓力以表壓計(jì)為0. 3MPa，反應(yīng)器內(nèi)氣相線速度為0. 5米/秒；輔助反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)條件乙醇進(jìn)料與甲醇進(jìn)料的質(zhì)量比為0. 1，反應(yīng)溫度為300°C，氣相線速度為0. 3米/秒。積碳催化劑積碳量為4. 98%，待生催化劑積碳量為5. 94%，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為甲醇轉(zhuǎn)化率為99. 76% (重量)，乙醇轉(zhuǎn)化率為100% (重量)， 乙烯收率為15.23% (重量)，丙烯收率為15.61% (重量)。實(shí)施例4按照實(shí)施例1所述的條件，主反應(yīng)器采用純度為99. 5%的甲醇進(jìn)料，進(jìn)料溫度為 180°C，主反應(yīng)器反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度為470°C、反應(yīng)壓力以表壓計(jì)為O.OlMPa，反應(yīng)器內(nèi)氣相線速度為1. 0米/秒；輔助反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)條件乙醇進(jìn)料與甲醇進(jìn)料的質(zhì)量比為0. 4， 反應(yīng)溫度為367°C，氣相線速度為0. 59米/秒。積碳催化劑積碳量為3. 08%，待生催化劑積碳量為4. 57%，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為甲醇轉(zhuǎn)化率為99. 82% (重量)，乙醇轉(zhuǎn)化率為100% (重量)，乙烯收率為18.27% (重量)，丙烯收率為17.81% (重量)。比較例1按照實(shí)施例4所述的條件，不設(shè)置輔助反應(yīng)器，甲醇經(jīng)加熱到180°C后進(jìn)入主反應(yīng)器，主反應(yīng)器內(nèi)氣相線速度為0. 86米/秒，待生催化劑積碳量為3. 23%，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為甲醇轉(zhuǎn)化率為99. 77% (重量)，乙烯收率為16. 86% (重量)，丙烯收率為16.觀％ (重量)。顯然，采用本發(fā)明的方法，可以達(dá)到提高低碳烯烴收率的目的，具有較大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可用于低碳烯烴的工業(yè)生產(chǎn)中。
權(quán)利要求
1.一種含氧化合物生產(chǎn)低碳烯烴的反應(yīng)裝置，主要包括主反應(yīng)器G)、輔助反應(yīng)器 (3)、催化劑流通管(12)、換熱管(5)、氣固旋風(fēng)分離器(8)，主反應(yīng)器(4)上部與沉降段(9) 相連，下部與輔助反應(yīng)器(3)相連，沉降段(9)內(nèi)部設(shè)有氣固旋風(fēng)分離器(8)，頂部開(kāi)有產(chǎn)品氣出口(10)，主反應(yīng)器(4)與輔助反應(yīng)器(3)連接部分內(nèi)有催化劑流通管(12)，輔助反應(yīng)器(3)內(nèi)部設(shè)有換熱管(5)，下部開(kāi)有催化劑出口，通過(guò)待生斜管(7)與再生器相連，主反應(yīng)器(4)下部開(kāi)有催化劑入口，通過(guò)再生斜管(11)與再生器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述含氧化合物生產(chǎn)低碳烯烴的反應(yīng)裝置，其特征在于所述硅鋁磷酸鹽分子篩包括SAP0-34。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述含氧化合物生產(chǎn)低碳烯烴的反應(yīng)裝置，其特征在于所述主反應(yīng)器和輔助反應(yīng)器均為流化床。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述含氧化合物生產(chǎn)低碳烯烴的反應(yīng)裝置，其特征在于所述含氧化合物包括甲醇或乙醇，主反應(yīng)器進(jìn)料包括甲醇，輔助反應(yīng)器進(jìn)料包括乙醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述含氧化合物生產(chǎn)低碳烯烴的反應(yīng)裝置，其特征在于所述包括甲醇的主反應(yīng)器進(jìn)料首先進(jìn)入輔助反應(yīng)器內(nèi)的換熱管與催化劑換熱，然后進(jìn)入主反應(yīng)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述含氧化合物生產(chǎn)低碳烯烴的反應(yīng)裝置，其特征在于所述輔助反應(yīng)器上部與主反應(yīng)器相連，輔助反應(yīng)器氣相與積碳催化劑在催化劑流通管道中呈逆流流動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述含氧化合物生產(chǎn)低碳烯烴的反應(yīng)裝置，其特征在于所述待生斜管內(nèi)催化劑積碳量質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2. 0 6. 0%之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述含氧化合物生產(chǎn)低碳烯烴的反應(yīng)裝置，其特征在于所述輔助反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)溫度在300 420°C之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含氧化合物生產(chǎn)低碳烯烴的反應(yīng)裝置，主要解決低碳烯烴生產(chǎn)過(guò)程中低碳烯烴收率較低的問(wèn)題。本發(fā)明通過(guò)采用一種含氧化合物生產(chǎn)低碳烯烴的反應(yīng)裝置，主要包括主反應(yīng)器4、輔助反應(yīng)器3、催化劑流通管12、換熱管5、氣固旋風(fēng)分離器8，主反應(yīng)器4上部與沉降段9相連，下部與輔助反應(yīng)器3相連，沉降段9內(nèi)部設(shè)有氣固旋風(fēng)分離器8，頂部開(kāi)有產(chǎn)品氣出口10，主反應(yīng)器4與輔助反應(yīng)器3連接部分內(nèi)有催化劑流通管12，輔助反應(yīng)器3內(nèi)部設(shè)有換熱管，下部開(kāi)有催化劑出口，通過(guò)待生斜管7與再生器相連，主反應(yīng)器4下部開(kāi)有催化劑入口，通過(guò)再生斜管11與再生器相連的技術(shù)方案較好地解決了上述問(wèn)題，可用于低碳烯烴的工業(yè)生產(chǎn)中。
文檔編號(hào)C07C11/06GK102276388SQ201010199799
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月11日
發(fā)明者王洪濤, 金永明, 鐘思青, 齊國(guó)禎 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司上海石油化工研究院