專利名稱：用于甲醇制烯烴的催化劑再生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于甲醇制烯烴的催化劑再生裝置。
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，一類重要的用于輕質(zhì)烯烴生產(chǎn)的替代原料是含氧化合物，例如醇類 (甲醇、乙醇)、醚類(二甲醚、甲乙醚)、酯類(碳酸二甲酯、甲酸甲酯)等，這些含氧化合物可以通過煤、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)化生成輕質(zhì)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催化劑具有很高的輕質(zhì)烯烴選擇性，而且活性也較高，可使甲醇轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)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中公布了一種氧化物轉(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。該方法中采用鼓泡或湍動(dòng)流化床再生器，只設(shè)置一段再生，存在只能提供一種積碳量的再生催化劑的缺點(diǎn)。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。該方法再生器為鼓泡床，只設(shè)置一段再生，存在只能提供一種積碳量的再生催化劑的缺點(diǎn)。本領(lǐng)域所公知的，要高效利用甲醇制烯烴過程中產(chǎn)生的碳四以上烴，其中一種方案就是利用甲醇制烯烴催化劑將其進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為低碳烯烴，但是由于反應(yīng)特點(diǎn)的異同，甲醇轉(zhuǎn)化所需的積碳量與碳四以上烴轉(zhuǎn)化所需的積碳量是不同的，現(xiàn)有技術(shù)均只設(shè)置一段再生，存在只能提供一種積碳量的再生催化劑的問題。本發(fā)明有針對(duì)性的解決了該問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是甲醇制烯烴技術(shù)中再生器只能提供一種積碳量的再生催化劑的問題，提供一種新的用于甲醇制烯烴的催化劑再生裝置。該裝置用于低碳烯烴的生產(chǎn)中，具有再生器可提供兩種不同積碳量的再生催化劑的優(yōu)點(diǎn)。
為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種用于甲醇制烯烴的催化劑再生裝置，主要包括第一再生區(qū)4、第二再生區(qū)3、待生斜管11、第一再生斜管5、第二再生斜管 7、取熱設(shè)備6、氣固分離設(shè)備8、沉降區(qū)9，第一再生區(qū)4上部與沉降區(qū)9相連，下部與第二再生區(qū)3相連，氣固分離設(shè)備8位于沉降區(qū)9中，待生斜管11與第一再生區(qū)4的下部相連，第一再生斜管5與第一再生區(qū)4相連，第二再生斜管7與第二再生區(qū)3的相連，第一再生區(qū)4 和第二再生區(qū)3底部均設(shè)有再生介質(zhì)進(jìn)氣管線，沉降區(qū)9頂部設(shè)有煙氣出口管線10。上述技術(shù)方案中，所述再生介質(zhì)為空氣；所述催化劑包括SAP0-34分子篩；所述第一再生斜管5內(nèi)的催化劑積碳量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 8 2. 0%，第二再生斜管7內(nèi)的催化劑積碳量質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0. 5%;所述氣固分離設(shè)備8為1 3級(jí)旋風(fēng)分離器；所述取熱設(shè)備6為外置式；所述催化劑與再生介質(zhì)呈逆流接觸狀態(tài)；所述第一再生區(qū)4內(nèi)再生溫度為610 650°C，第二再生區(qū)3內(nèi)再生溫度為650 685°C。本發(fā)明所述的積炭量計(jì)算方法為一定質(zhì)量的催化劑上的積炭質(zhì)量除以所述的催化劑質(zhì)量。催化劑上的積炭質(zhì)量測(cè)定方法如下將混合較為均有的帶有積炭的催化劑混合， 然后精確稱量一定質(zhì)量的帶碳催化劑，放到高溫碳分析儀中燃燒，通過紅外測(cè)定燃燒生成的二氧化碳質(zhì)量，從而得到催化劑上的碳質(zhì)量。本發(fā)明所采用的硅鋁磷酸鹽分子篩的制備方法是首先制備分子篩前驅(qū)體，將摩爾配比為 0. 03 0. 6R (Si 0.01 0.98 Al 0. 01 0. 6 P 0. 01 0. 6) 2 500H20，其中R代表模板劑，組成原料混合液，在一定的溫度下經(jīng)過一定時(shí)間的晶化后獲得；再次，將分子篩前驅(qū)體、磷源、硅源、鋁源、有機(jī)模板劑、水等按照一定的比例混合后在 110 260°C下水熱晶化至少0. 1小時(shí)后，最終得到SAPO分子篩。將制備的分子篩與一定比例的粘結(jié)劑混合，經(jīng)過噴霧干燥、焙燒等操作步驟后得到最終的SAPO催化劑，粘結(jié)劑在分子篩中的重量百分?jǐn)?shù)一般在10 90%之間。由于甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的反應(yīng)過程中，需要催化劑上帶上一定量的碳，以提高低碳烯烴的選擇性?，F(xiàn)有技術(shù)均只設(shè)置一段再生，只能提供一種積碳量的再生催化劑。而由于甲醇轉(zhuǎn)化與碳四以上烴轉(zhuǎn)化所需催化劑活性的不同，導(dǎo)致低碳烯烴收率均較低。本發(fā)明所述方法中，設(shè)置第一再生區(qū)，保證再生催化劑的積碳不燃燒干凈，然后將帶有一定量積碳的再生催化劑直接返回反應(yīng)區(qū)，顯著提高了低碳烯烴的收率。而對(duì)于在甲醇制烯烴反應(yīng)過程中產(chǎn)生的碳四以上烴副產(chǎn)物，可通過催化裂解進(jìn)一步生成乙烯、丙烯。碳四以上烴裂解所需的催化劑要求具有低的積碳量。因此，本發(fā)明所述方法中，將第一再生區(qū)內(nèi)的催化劑導(dǎo)入第二再生區(qū)，以徹底的燃燒掉催化劑所攜帶的積碳，恢復(fù)催化劑的初始活性，然后將再生完全的再生催化劑用于轉(zhuǎn)化碳四以上烴，以增產(chǎn)乙烯和丙烯。因此，采用本發(fā)明所述的再生裝置，再生器提供了兩種不同積碳量的再生催化劑，用于甲醇制烯烴反應(yīng)和碳四以上烴催化裂解制烯烴反應(yīng)，提高了產(chǎn)品中低碳烯烴的收率。采用本發(fā)明的技術(shù)方案所述再生介質(zhì)為空氣；所述催化劑包括SAP0-34分子篩； 所述第一再生斜管5內(nèi)的催化劑積碳量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 8 2. 0%，第二再生斜管7內(nèi)的催化劑積碳量質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0. 5%;所述氣固分離設(shè)備8為1 3級(jí)旋風(fēng)分離器；所述取熱設(shè)備6為外置式；所述催化劑與再生介質(zhì)呈逆流接觸狀態(tài)；所述第一再生區(qū)4內(nèi)再生溫度為 610 650°C，第二再生區(qū)3內(nèi)再生溫度為650 685°C，為甲醇制烯烴反應(yīng)提供積碳量質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0. 8 2. 0%之間的再生催化劑，同時(shí)為碳四以上烴催化裂解制烯烴反應(yīng)提供積碳量質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.5%的再生催化劑，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為第二再生區(qū)底部再生介質(zhì)入口管線；2為第一再生區(qū)底部再生介質(zhì)入口管線；3為第二再生區(qū)；4為第一再生區(qū)；5為第一再生斜管；6為再生器外取熱器；7為第二再生斜管；8為氣固旋風(fēng)分離器；9為再生器沉降區(qū)；10為再生煙氣出口管線；11為待生斜管。待生催化劑經(jīng)過待生斜管11進(jìn)入第一再生區(qū)4中與自管線2來(lái)的再生介質(zhì)接觸， 燒炭再生，焦炭燃燒生成的煙氣經(jīng)過旋風(fēng)分離器8后通過煙氣出口管線10進(jìn)入后續(xù)的能量回收系統(tǒng)，第一再生區(qū)4再生完成的催化劑通過第一再生斜管5返回反應(yīng)區(qū)。第一再生區(qū)4 內(nèi)的剩余部分催化劑進(jìn)入第二再生區(qū)3中，與自管線1來(lái)的再生介質(zhì)接觸，燒炭再生，再生完成的催化劑經(jīng)第二再生斜管7進(jìn)入其它反應(yīng)區(qū)。下面通過實(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所示的小型再生裝置上，采用外置式全返混取熱器控制再生溫度，氣固旋風(fēng)分離器采用2級(jí)，第一再生區(qū)再生溫度為630°C，第二再生區(qū)再生溫度為670°C，再生介質(zhì)采用壓縮空氣，采用SAP0-34分子篩催化劑，第一再生區(qū)的床層密度為385千克/立方米，第二再生區(qū)的床層密度為427千克/立方米，待生斜管與第一再生區(qū)下部相連，第一再生區(qū)中的催化劑通過底部的管道進(jìn)入第二再生區(qū)，第一再生斜管、第二再生斜管和待生斜管均設(shè)有催化劑取樣設(shè)備，取出的催化劑樣品采用紅外碳硫分析儀測(cè)定積碳量，分析結(jié)果如下待生催化劑積碳量為4. 8% (重量)，第一再生斜管內(nèi)催化劑積碳量為1.5% (重量)， 第二再生斜管內(nèi)催化劑積碳量為0. 18% (重量)。實(shí)施例2在如圖1所示的小型再生裝置上，采用外置式全返混取熱器控制再生溫度，氣固旋風(fēng)分離器采用3級(jí)，第一再生區(qū)再生溫度為650°C，第二再生區(qū)再生溫度為685°C，再生介質(zhì)采用壓縮空氣，采用SAP0-34分子篩催化劑，第一再生區(qū)的床層密度為402千克/立方米，第二再生區(qū)的床層密度為439千克/立方米，待生斜管與第一再生區(qū)下部相連，第一再生區(qū)中的催化劑通過底部的管道進(jìn)入第二再生區(qū)，第一再生斜管、第二再生斜管和待生斜管均設(shè)有催化劑取樣設(shè)備，取出的催化劑樣品采用紅外碳硫分析儀測(cè)定積碳量，分析結(jié)果如下待生催化劑積碳量為4. 77% (重量)，第一再生斜管內(nèi)催化劑積碳量為0. 8% (重量)，第二再生斜管內(nèi)催化劑積碳量為0.07% (重量)。實(shí)施例3在如圖1所示的小型再生裝置上，采用外置式全返混取熱器控制再生溫度，氣固旋風(fēng)分離器采用1級(jí)，第一再生區(qū)再生溫度為618°C，第二再生區(qū)再生溫度為650°C，再生介質(zhì)采用壓縮空氣，采用SAP0-34分子篩催化劑，第一再生區(qū)的床層密度為395千克/立方米，第二再生區(qū)的床層密度為妨4千克/立方米，待生斜管與第一再生區(qū)下部相連，第一再生區(qū)中的催化劑通過底部的管道進(jìn)入第二再生區(qū)，第一再生斜管、第二再生斜管和待生斜管均設(shè)有催化劑取樣設(shè)備，取出的催化劑樣品采用紅外碳硫分析儀測(cè)定積碳量，分析結(jié)果如下待生催化劑積碳量為4. 85% (重量)，第一再生斜管內(nèi)催化劑積碳量為2. 0% (重量)，第二再生斜管內(nèi)催化劑積碳量為0.49% (重量)。 顯然，采用本發(fā)明的方法，可以達(dá)到再生器提供兩種不同積碳量再生催化劑的目的，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
1.一種用于甲醇制烯烴的催化劑再生裝置，主要包括第一再生區(qū)g)、第二再生區(qū) (3)、待生斜管(11)、第一再生斜管(5)、第二再生斜管(7)、取熱設(shè)備(6)、氣固分離設(shè)備 (8)、沉降區(qū)(9)，第一再生區(qū)(4)上部與沉降區(qū)(9)相連，下部與第二再生區(qū)( 相連，氣固分離設(shè)備(8)位于沉降區(qū)(9)中，待生斜管(11)與第一再生區(qū)的下部相連，第一再生斜管( 與第一再生區(qū)(4)相連，第二再生斜管(7)與第二再生區(qū)(3)的相連，第一再生區(qū)(4)和第二再生區(qū)( 底部均設(shè)有再生介質(zhì)進(jìn)氣管線，沉降區(qū)(9)頂部設(shè)有煙氣出口管線(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于甲醇制烯烴的催化劑再生裝置，其特征在于所述再生介質(zhì)為空氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述用于甲醇制烯烴的催化劑再生裝置，其特征在于所述催化劑包括sapo-;m分子篩。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于甲醇制烯烴的催化劑再生裝置，其特征在于所述第一再生斜管( 內(nèi)的催化劑積碳量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8 2.0%，第二再生斜管(7)內(nèi)的催化劑積碳量質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于甲醇制烯烴的催化劑再生裝置，其特征在于所述氣固分離設(shè)備(8)為1 3級(jí)旋風(fēng)分離器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于甲醇制烯烴的催化劑再生裝置，其特征在于所述取熱設(shè)備 (6)為外置式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于甲醇制烯烴的催化劑再生裝置，其特征在于所述催化劑與再生介質(zhì)呈逆流接觸狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于甲醇制烯烴的催化劑再生裝置，其特征在于所述第一再生區(qū)⑷內(nèi)再生溫度為610 650°c，第二再生區(qū)(3)內(nèi)再生溫度為650 685°c。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于甲醇制烯烴的催化劑再生裝置，主要解決甲醇制烯烴技術(shù)中再生器只能提供一種積碳量的再生催化劑的問題。本發(fā)明通過采用一種用于甲醇制烯烴的催化劑再生裝置，主要包括第一再生區(qū)4、第二再生區(qū)3、待生斜管11、第一再生斜管5、第二再生斜管7、取熱設(shè)備6、氣固分離設(shè)備8、沉降區(qū)9，第一再生區(qū)4上部與沉降區(qū)9相連，下部與第二再生區(qū)3相連，氣固分離設(shè)備8位于沉降區(qū)9中，待生斜管11與第一再生區(qū)4的下部相連，第一再生斜管5與第一再生區(qū)4相連，第二再生斜管7與第二再生區(qū)3的相連，第一再生區(qū)4和第二再生區(qū)3底部均設(shè)有再生介質(zhì)進(jìn)氣管線，沉降區(qū)9頂部設(shè)有煙氣出口管線10的技術(shù)方案較好地解決了上述問題，可用于低碳烯烴的工業(yè)生產(chǎn)中。
文檔編號(hào)C07C1/20GK102274760SQ20101019991
公開日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)明者張惠明, 王華文, 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