專利名稱：甲醇制低碳烯烴反應(yīng)-再生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種甲醇制低碳烯烴反應(yīng)-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生產(chǎn)，但由于石油資源有限的供應(yīng)量及較高的價格，由石油資源生產(chǎn)乙烯、丙烯的成本不斷增加。近年來，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。某些含氧化合物已經(jīng)可以達到較大規(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，可以實現(xiàn)上百萬噸級的生產(chǎn)規(guī)模。由于含氧化合物來源的廣泛性，再加上轉(zhuǎn)化生成輕質(zhì)烯烴工藝的經(jīng)濟性，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)的工藝受到越來越多的重視。US4499327專利中對磷酸硅鋁分子篩催化劑應(yīng)用于甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴工藝進行了詳細研究，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)時間達到小于10秒的程度，更甚至達到提升管的反應(yīng)時間范圍內(nèi)。CN 200480023270.9中公布了一種啟動反應(yīng)系統(tǒng)的方法，該方法包括催化劑的裝填、轉(zhuǎn)移、加熱等多個步驟。但采用該方法啟動反應(yīng)系統(tǒng)，存在開車時間較長、催化劑損耗較大的缺點。CN 200610112558中公布了一種制取低碳烯烴流態(tài)化催化反應(yīng)裝置的方法，利用開工輔助熱源加熱反應(yīng)器到適合進料的溫度，在300°C時向反應(yīng)器輸送原料，開始反應(yīng)。但是該方法中在通入原料前反應(yīng)器一直采用氮氣流化，并用輔助熱源加熱氮氣，造成氮氣消耗過大，且反應(yīng)產(chǎn)物中存在氮氣的問題，整個開車過程反應(yīng)器溫度較低，存在催化劑損害較大、安全系數(shù)較低的缺點。甲醇制低碳烯烴反應(yīng)-再生系統(tǒng)與傳統(tǒng)的催化裂化反應(yīng)-再生系統(tǒng)有著本質(zhì)的不同，甲醇制低碳烯烴催化劑與催化裂化催化劑也有著很大的不同，這就決定了甲醇制烯烴反應(yīng)-再生裝置的開車、氣固分離等問題均與催化裂化有著本質(zhì)的不同。現(xiàn)有技術(shù)均存在開車周期較長、催化劑損耗較大的問題。本發(fā)明有針對性的解決了上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中存在的催化劑損耗較大、裝置開車周期較長的問題。提供一種新的甲醇制低碳烯烴反應(yīng)-再生裝置，該裝置用于低碳烯烴的生產(chǎn)中，具有催化劑損耗較小、開車周期較短的優(yōu)點。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種甲醇制低碳烯烴反應(yīng)-再生裝置，主要包括反應(yīng)器18、再生器23、反應(yīng)器輔助燃燒室5、再生器輔助燃燒室30、反應(yīng)器第三級旋風(fēng)分離器36、再生器第三級旋風(fēng)分離器33、反應(yīng)器外取熱器14、再生器外取熱器27、脫氣罐21、輔助加熱爐3，反應(yīng)器18與再生器23之間通過待生斜管10相連，脫氣罐21通過再生催化劑輸送管8與反應(yīng)器外取熱器14相連，反應(yīng)器外取熱器14下部設(shè)有催化劑出口與反應(yīng)器18相連，反應(yīng)器18頂部開有產(chǎn)品氣出口 19，與反應(yīng)器第三級旋風(fēng)分離器36相連，再生器23頂部開有煙氣出口 24，與再生器第三級旋風(fēng)分離器33相連，反應(yīng)器輔助燃燒室5出口與反應(yīng)器 18底部相連，再生器輔助燃燒室30出口與再生器23底部相連。上述技術(shù)方案中，所述反應(yīng)器18包括反應(yīng)區(qū)6、沉降區(qū)17、汽提區(qū)12、氣固快速分離設(shè)備13、氣固旋風(fēng)分離器20，反應(yīng)區(qū)6為快速流化床；所述再生器23包括再生區(qū)觀、沉降區(qū)沈、氣固旋風(fēng)分離器25，再生區(qū)觀為密相床；反應(yīng)-再生裝置正常操作狀態(tài)時反應(yīng)器輔助燃燒室5與反應(yīng)器18間加盲板4 ；反應(yīng)器輔助燃燒室5在反應(yīng)器18和再生器23間非正常切斷后作為反應(yīng)器18的供熱設(shè)備；反應(yīng)器輔助燃燒室5在反應(yīng)-再生裝置開車前提供熱量用以烘干反應(yīng)器18內(nèi)的襯里。本發(fā)明中，催化劑的損耗以催化劑單耗來衡量，催化劑單耗(千克/噸)=一定時間內(nèi)消耗的催化劑量(千克)/一定時間內(nèi)轉(zhuǎn)化的原料量(噸)。所述消耗的催化劑量是指反應(yīng)器第三級旋風(fēng)分離器和再生器第三級旋風(fēng)分離器出口未被回收下來的催化劑總量。由于甲醇制低碳烯烴反應(yīng)的生焦率較低，且甲醇分子量較小，因此其反應(yīng)-再生系統(tǒng)具有“大反應(yīng)器、小再生器”的特點，與傳統(tǒng)的催化裂化“小反應(yīng)器、大再生器”的特點有著本質(zhì)的區(qū)別，這也使得甲醇制低碳烯烴反應(yīng)-再生系統(tǒng)的開車與傳統(tǒng)的循環(huán)流化床開車方法不同，難度更大。另外，由于甲醇制烯烴反應(yīng)過程中需要積累一定量的積碳，以增加低碳烯烴選擇性，因此反應(yīng)-再生系統(tǒng)內(nèi)的催化劑均存在不同程度的積碳，這為氣固旋風(fēng)分離器進行氣固分離增加了難度。本發(fā)明通過采用雙輔助燃燒室和一個輔助加熱爐的組合，反應(yīng)器和再生器可以獨立進行烘干襯里的操作，烘干效果好且快，而且反應(yīng)器通入的水蒸氣通過輔助加熱爐加熱，有效避免了催化劑轉(zhuǎn)移過程中的“和泥”現(xiàn)象，同時可以較快速度的將反應(yīng)器溫度加熱到反應(yīng)初始溫度，大大縮短了啟動周期，同時減少了開車過程中的催化劑損耗。另外，由于甲醇制烯烴催化劑價格昂貴，如果反應(yīng)器和再生器非正常切斷，反應(yīng)器的催化劑將隨著反應(yīng)器溫度的降低面臨“和泥”的危險，而且如果用水蒸氣作為卸劑時的流化介質(zhì)，催化劑卸出后也同樣會存在“和泥”的危險。因此反應(yīng)器輔助燃燒室的設(shè)置很有必要，雖然在正常操作狀態(tài)時是停用狀態(tài)，但是在事故狀態(tài)，反應(yīng)器輔助燃燒室將作為卸劑的熱源安全的將反應(yīng)器的催化劑卸到催化劑儲罐中，避免了催化劑“和泥“的危險，有效減少了催化劑的損耗。最后，本發(fā)明在反應(yīng)器和再生器外各設(shè)置一個第三級旋風(fēng)分離器，用以回收跑損的催化劑，降低了催化劑的損耗。因此，采用本發(fā)明的反應(yīng)-再生裝置，既縮短了開車周期，同時又降低了催化劑的損耗。采用本發(fā)明的技術(shù)方案所述反應(yīng)器18包括反應(yīng)區(qū)6、沉降區(qū)17、汽提區(qū)12、氣固快速分離設(shè)備13、氣固旋風(fēng)分離器20，反應(yīng)區(qū)6為快速流化床；所述再生器23包括再生區(qū)觀、沉降區(qū)沈、氣固旋風(fēng)分離器25，再生區(qū)觀為密相床；反應(yīng)-再生裝置正常操作狀態(tài)時反應(yīng)器輔助燃燒室5與反應(yīng)器18間加盲板4 ；反應(yīng)器輔助燃燒室5在反應(yīng)器18和再生器23 間非正常切斷后作為反應(yīng)器18的供熱設(shè)備；反應(yīng)器輔助燃燒室5在反應(yīng)-再生裝置開車前提供熱量用以烘干反應(yīng)器18內(nèi)的襯里，開車周期基本在2 4小時之間(除去襯里烘干時間)，在連續(xù)60天的運行過程中，低碳烯烴收率平均達到81. 4%重量，催化劑單耗為0. 51，取得了較好的技術(shù)效果。


圖1為本發(fā)明所述方案的流程示意1中，1為反應(yīng)器原料進料；2為蒸氣管線；3為輔助加熱爐；4為盲板；5為反應(yīng)器輔助燃燒室；6為反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)；7為汽提介質(zhì)進料管線；8為再生催化劑輸送管；9為混合催化劑輸送管；10為待生斜管；11為反應(yīng)器外取熱器流化介質(zhì)入口管線；12為汽提區(qū)； 13為氣固快速分離設(shè)備；14為反應(yīng)器外取熱器；15為反應(yīng)器外取熱器中氣體返回反應(yīng)器管線；16為脫氣罐流化介質(zhì)入口管線；17為反應(yīng)器沉降區(qū)；18為反應(yīng)器；19為產(chǎn)品氣出口 ； 20為反應(yīng)器氣固旋風(fēng)分離器；21為脫氣罐；22為脫氣罐內(nèi)氣體返回再生器管線；23為再生器；24為再生煙氣出口 ；25為再生器氣固旋風(fēng)分離器J6為再生器沉降區(qū)；27為再生器外取熱器；觀為再生器再生區(qū)；29為反應(yīng)器輔助燃燒室空氣管線；30為再生器輔助燃燒室； 31為空氣管線；32為再生器外取熱器流化介質(zhì)入口管線；33為再生器第三級旋風(fēng)分離器； 34為再生器細粉收集罐；35為煙氣管線；36為反應(yīng)器第三級旋風(fēng)分離器；37為反應(yīng)器細粉收集罐；38為反應(yīng)器沉降區(qū)催化劑進入反應(yīng)器外取熱器輸送管。甲醇物流經(jīng)進料管線1進入反應(yīng)器18的反應(yīng)區(qū)6中，與分子篩催化劑接觸，反應(yīng)生成含有低碳烯烴的產(chǎn)品，攜帶待生催化劑經(jīng)過氣固快速分離設(shè)備13進入反應(yīng)器沉降區(qū) 17，其中，氣固快速沉降區(qū)13分離出來的大部分催化劑進入汽提區(qū)12，而氣相產(chǎn)品以及部分未被氣固快速分離設(shè)備分離的催化劑經(jīng)入旋風(fēng)分離器20進行再次分離，催化劑經(jīng)過旋風(fēng)分離器20的料腿返回到汽提區(qū)12，氣相產(chǎn)品經(jīng)出口管線19進入反應(yīng)器第三級旋風(fēng)分離器36，進一步回收攜帶的催化劑細粉后，產(chǎn)品氣進入后續(xù)的分離工段。被氣固快速分離設(shè)備13和旋風(fēng)分離器20分離出的待生催化劑經(jīng)過汽提后分為兩部分，一部分通過催化劑輸送管38返進入反應(yīng)器外取熱器14 ；一部分經(jīng)過待生斜管10進入再生器23的再生區(qū)28中燒炭再生。焦炭燃燒生成的煙氣經(jīng)過旋風(fēng)分離器25后通過煙氣出口管線M進入再生器第三級旋風(fēng)分離器33，進一步回收攜帶的催化劑細粉后，煙氣進入后續(xù)的能量回收系統(tǒng)，再生完成的催化劑進入脫氣罐21脫氣后通過再生催化劑輸送管8進入反應(yīng)器外取熱器14中， 混合催化劑從反應(yīng)器外取熱器14底部經(jīng)混合催化劑輸送管9返回反應(yīng)區(qū)6。事故狀態(tài)，如兩器切斷后，反應(yīng)器18停蒸汽，啟動反應(yīng)器輔助燃燒室5和再生器輔助燃燒室30，分別供給反應(yīng)器和再生器熱量。下面通過實施例對本發(fā)明作進一步的闡述，但不僅限于本實施例。
具體實施例方式實施例1如圖1所示的甲醇制低碳烯烴反應(yīng)-再生系統(tǒng)，反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)為快速流化床，氣相線速1. 25米/秒，再生器再生區(qū)為密相床，氣相線速為0. 6米/秒，催化劑為SAP0-34分子篩，甲醇進料量為4. 2噸/小時，兩個輔助燃燒室內(nèi)通入燃料氣點火用于將空氣加熱，空氣被加熱后進入反應(yīng)器和再生器，烘干襯里結(jié)束后，反應(yīng)器內(nèi)空氣切出，停用反應(yīng)器輔助燃燒室，輔助燃燒室出口加盲板，反應(yīng)器切入經(jīng)過輔助加熱爐加熱過的蒸汽，蒸汽溫度為380°C 左右，可將反應(yīng)器溫度控制在250°C 300°C之間，同時將再生器加熱到450°C左右，將催化劑通過大型加劑線從催化劑儲罐轉(zhuǎn)入再生器中，將再生器再生區(qū)溫度升至550°C以上，打開再生斜管滑閥，經(jīng)過反應(yīng)器外取熱器向反應(yīng)器轉(zhuǎn)入催化劑，轉(zhuǎn)入反應(yīng)器的催化劑經(jīng)過快速流化床反應(yīng)區(qū)進入沉降區(qū)和汽提區(qū)，待汽提區(qū)的料位有顯示且溫度明顯上升后，打開待生斜管滑閥，逐漸建立反應(yīng)器與再生器間的催化劑循環(huán)；在催化劑從再生器轉(zhuǎn)入反應(yīng)器的過程中，繼續(xù)從催化劑儲罐向再生器轉(zhuǎn)入催化劑，直至反應(yīng)器和再生器內(nèi)的催化劑藏量到達設(shè)計值；兩器建立循環(huán)后，從再生器通過再生斜管過來的高溫催化劑和高溫蒸汽一起將反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)溫度加熱到380°C左右時，反應(yīng)器內(nèi)通入包括甲醇的原料，同時按照一定的比例減少蒸汽量。原料與反應(yīng)區(qū)的催化劑接觸，生成包括低碳烯烴的產(chǎn)品以及在催化劑上形成積炭；當(dāng)待生催化劑積炭達到1. 5%重量時，停止向再生器噴入燃燒油；當(dāng)待生催化劑積炭達到3. 3%重量以上時，停用再生器輔助燃燒室。反應(yīng)器和再生器頂部跑損的催化劑通過各自的第三級旋風(fēng)分離器進一步回收，回收的催化劑進入催化劑細粉收集罐。整個開車過程歷時約3小時，縮短了開車周期，減輕了開車過程中催化劑的損害， 相應(yīng)降低了催化劑的損耗，在連續(xù)60天的運行過程中，低碳烯烴收率平均達到81. 4%重量，催化劑單耗平均為0.51。在兩器切斷狀態(tài)下，啟用輔助加熱爐，加熱蒸汽進入反應(yīng)器，置換反應(yīng)器中殘留的原料和產(chǎn)品后，啟用反應(yīng)器輔助燃燒室，加熱空氣，進入反應(yīng)器置換反應(yīng)器內(nèi)的殘留蒸汽， 同時保證反應(yīng)器的溫度在300°C以上，當(dāng)將蒸汽置換干凈后，從反應(yīng)器卸劑線將催化劑安全卸出。再生器通過再生器輔助燃燒室提供熱量，從再生器卸劑線卸出催化劑。該過程有效避免了反應(yīng)器內(nèi)催化劑卸出時的“和泥”現(xiàn)象，減少了催化劑的損耗。比較例1按照實施例1所述的方法和步驟，反應(yīng)器和再生器外不設(shè)置第三級旋風(fēng)分離器， 再生催化劑經(jīng)脫氣后直徑返回反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)，反應(yīng)器底部不設(shè)置輔助燃燒室，開車過程歷時約7. 5小時，催化劑單耗平均為0. 79。顯然，采用本發(fā)明的方法，可以達到縮短開車周期，降低催化劑損耗，具有較大的技術(shù)優(yōu)勢，可用于低碳烯烴的工業(yè)生產(chǎn)中。
權(quán)利要求
1.一種甲醇制低碳烯烴反應(yīng)-再生裝置，主要包括反應(yīng)器(18)、再生器(23)、反應(yīng)器輔助燃燒室(5)、再生器輔助燃燒室(30)、反應(yīng)器第三級旋風(fēng)分離器(36)、再生器第三級旋風(fēng)分離器(33)、反應(yīng)器外取熱器(14)、再生器外取熱器(XT)、脫氣罐、輔助加熱爐(3)， 反應(yīng)器(18)與再生器之間通過待生斜管(10)相連，脫氣罐通過再生催化劑輸送管⑶與反應(yīng)器外取熱器(14)相連，反應(yīng)器外取熱器(14)下部設(shè)有催化劑出口與反應(yīng)器(18)相連，反應(yīng)器(18)頂部開有產(chǎn)品氣出口(19)，與反應(yīng)器第三級旋風(fēng)分離器(36)相連，再生器頂部開有煙氣出口(M)，與再生器第三級旋風(fēng)分離器(3 相連，反應(yīng)器輔助燃燒室(5)出口與反應(yīng)器(18)底部相連，再生器輔助燃燒室(30)出口與再生器03)底部相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇制低碳烯烴反應(yīng)-再生裝置，其特征在于所述反應(yīng)器(18) 包括反應(yīng)區(qū)(6)、沉降區(qū)(17)、汽提區(qū)(12)、氣固快速分離設(shè)備(13)、氣固旋風(fēng)分離器OO)， 反應(yīng)區(qū)(6)為快速流化床。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇制低碳烯烴反應(yīng)-再生裝置，其特征在于所述再生器03) 包括再生區(qū)(觀)、沉降區(qū)( )、氣固旋風(fēng)分離器(25)，再生區(qū)08)為密相床。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇制低碳烯烴反應(yīng)-再生裝置，其特征在于反應(yīng)-再生裝置正常操作狀態(tài)時反應(yīng)器輔助燃燒室(5)與反應(yīng)器(18)間加盲板(4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇制低碳烯烴反應(yīng)-再生裝置，其特征在于反應(yīng)器輔助燃燒室(5)在反應(yīng)器(18)和再生器03)間非正常切斷后作為反應(yīng)器(18)的供熱設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇制低碳烯烴反應(yīng)-再生裝置，其特征在于反應(yīng)器輔助燃燒室(5)在反應(yīng)-再生裝置開車前提供熱量用以烘干反應(yīng)器(18)內(nèi)的襯里。
全文摘要
本發(fā)明提供一種甲醇制低碳烯烴反應(yīng)-再生裝置，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中催化劑損耗較大、裝置開車周期較長的問題。本發(fā)明通過采用一種甲醇制低碳烯烴反應(yīng)-再生裝置，包括反應(yīng)器18、再生器23、反應(yīng)器輔助燃燒室5、再生器輔助燃燒室30、反應(yīng)器第三級旋風(fēng)分離器36、再生器第三級旋風(fēng)分離器33、反應(yīng)器外取熱器14、再生器外取熱器27、脫氣罐21，反應(yīng)器18與再生器23通過待生斜管10相連，脫氣罐21通過再生催化劑輸送管8與反應(yīng)器外取熱器14相連，反應(yīng)器外取熱器14下部設(shè)有催化劑出口與反應(yīng)器18相連，產(chǎn)品氣出口19與反應(yīng)器第三級旋風(fēng)分離器36相連，煙氣出口24與再生器第三級旋風(fēng)分離器33相連的技術(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C07C11/06GK102295503SQ20101020823
公開日2011年12月28日 申請日期2010年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月24日
發(fā)明者俞志楠, 張惠明, 楊遠飛, 齊國禎 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院