專利名稱：甲醇制備低碳烯烴的反應裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種甲醇制備低碳烯烴的反應裝置。
背景技術：
低碳烯烴，即乙烯和丙烯，是兩種重要的基礎化工原料，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)展替代原料轉化制乙烯、丙烯的技術。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，再加上轉化生成輕質(zhì)烯烴工藝的經(jīng)濟性，所以由含氧化合物轉化制烯烴(OTO)的工藝，特別是由甲醇轉化制烯烴(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用于甲醇轉化制烯烴工藝進行了詳細研究，認為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，可使甲醇轉化為輕質(zhì)烯烴的反應時間達到小于10秒的程度，更甚至達到提升管的反應時間范圍內(nèi)。US6166282中公布了一種氧化物轉化為低碳烯烴的技術和反應器，采用快速流化床反應器，氣相在氣速較低的密相反應區(qū)反應完成后，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備初步分離出大部分的夾帶催化劑。由于反應后產(chǎn)物氣與催化劑快速分離，有效的防止了二次反應的發(fā)生。經(jīng)計算，該方法中的低碳烯烴收率最高達到80%。CN1723^52中公布了帶有中央催化劑回路的多級提升管反應裝置用于氧化物轉化為低碳烯烴工藝，該套裝置包括多個提升管反應器、氣固分離區(qū)、多個偏移元件等，每個提升管反應器各自具有注入催化劑的端口，匯集到設置的分離區(qū)，將催化劑與產(chǎn)品氣分開。該方法存在低碳烯烴收率較低的問題。經(jīng)計算，該方法中的低碳烯烴收率最高達到80%?，F(xiàn)有技術均存在低碳烯烴收率較低的問題。本發(fā)明有針對性的解決了該問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是現(xiàn)有技術中存在的低碳烯烴收率較低的問題，提供一種新的甲醇制備低碳烯烴的反應裝置。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。為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術方案如下一種甲醇制備低碳烯烴的反應裝置，主要包括流化床反應區(qū)9、沉降汽提器17、再生器13、催化劑混合器7和催化劑輸送管線；流化床反應區(qū)9出口與沉降汽提器17相連，沉降汽提器17位于再生器13上方，沉降汽提器17下部的汽提區(qū)18頂部設有待生立管11，待生立管11底部通過催化劑流量控制閥 2與再生器13相連，汽提區(qū)18和再生器13下部分別開有催化劑出口與催化劑混合器7相連，催化劑混合器7下部開有催化劑出口與流化床反應區(qū)9相連，再生器13上部和沉降汽提器17頂部各開有氣體出口。上述技術方案中，所述快速流化床出口端直徑縮小至快速流化床直徑的10 30% ；所述再生器13上部和沉降汽提器17上部設有氣固旋風分離器；所述汽提介質(zhì)為水蒸氣；催化劑混合器7內(nèi)的流化介質(zhì)為水蒸氣；所述汽提區(qū)18內(nèi)設有人字型擋板；所述流化床反應區(qū)9和再生器13并列布置。催化劑混合器本質(zhì)上為一個密相流化床，底部設有流化介質(zhì)進料分布板，內(nèi)部可設置擋板，加強催化劑的返混，當兩股催化劑進入后，能夠實現(xiàn)均勻的混合，混合器頂部設有氣相出口。本領域所公知的，由于甲醇制烯烴特定的反應特點決定了返混較小的快速流化床是適合的反應器。但是快速流化床反應器為了保持其催化劑床層密度要求，需要反應器出口的催化劑大量返回快速床中，這就存在待生催化劑與再生催化劑在快速床底部的混合問題。若混合不均勻，將直接導致低碳烯烴收率的降低。采用本發(fā)明的方法，設置一個催化劑混合器，將待生催化劑和再生催化劑先混合均勻后，實現(xiàn)溫度和積碳的一致，然后進入快速流化床反應器中，有效解決了現(xiàn)有技術混合不均勻的問題，提高了低碳烯烴的收率。采用本發(fā)明的技術方案所述快速流化床出口端直徑縮小至快速流化床直徑的 10 30% ；所述再生器13上部和沉降汽提器17上部設有氣固旋風分離器；所述汽提介質(zhì)為水蒸氣；催化劑混合器7內(nèi)的流化介質(zhì)為水蒸氣；所述汽提區(qū)18內(nèi)設有人字型擋板；所述流化床反應區(qū)9和再生器13并列布置，低碳烯烴碳基收率可達到83. 01% (重量)，取得了較好的技術效果。


圖1為本發(fā)明所述方法的流程示意圖。圖1中，1為再生空氣進料；2為催化劑流量控制閥；3為流化床反應區(qū)進料；4為再生斜管；5為催化劑混合器流化介質(zhì)進料；6為混合后催化劑輸送斜管；7為催化劑混合器； 8為催化劑混合器內(nèi)氣相物質(zhì)返回沉降汽提器管線；9為流化床反應區(qū)；10為待生斜管；11 為待生立管；12為氣固旋風分離器；13為再生器；14為汽提介質(zhì)進料；15為氣固旋風分離器；16為再生煙氣出口管線；17為沉降汽提器；18為汽提區(qū)；19為產(chǎn)品氣出口管線。主要為甲醇的原料經(jīng)進料管線3進入流化床反應區(qū)9中，與分子篩催化劑接觸，反應生成的產(chǎn)品攜帶催化劑進入沉降汽提器17中，待生催化劑經(jīng)過汽提后一部分由待生斜管10進入催化劑混合器7中，一部分由待生立管11進入再生器13再生，再生后的催化劑經(jīng)過再生斜管4進入催化劑混合器7中，混合后的催化劑經(jīng)過催化劑輸送管6返回流化床反應區(qū)9。產(chǎn)品氣經(jīng)過管線19進入分離工段。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 2在如圖1所示的反應-再生裝置中，催化劑類型見表1。流化床反應區(qū)為快速流化床，平均溫度為470°C，反應壓力以表壓計為0. 1兆帕，氣相線速為1. 25米/秒，純度為99. 5%的甲醇進料，再生器為鼓泡床，再生器平均溫度為671 °C，待生劑積碳量為4. 5% (重量)，再生催化劑積碳量為0.5% (重量)。沉降汽提器位于再生器上部，汽提區(qū)內(nèi)置于再生器內(nèi)，汽提介質(zhì)為水蒸氣。汽提后的待生催化劑70%進入催化劑混合器，30%進入再生器再生，催化劑混合器中流化介質(zhì)為水蒸氣，快速流化床出口端直徑縮小至快速流化床直徑的 15%，保持催化劑流動控制的穩(wěn)定性，產(chǎn)品氣采用在線氣相色譜分析，實驗結果見表1。表 權利要求
1.一種甲醇制備低碳烯烴的反應裝置，主要包括流化床反應區(qū)(9)、沉降汽提器(17)、 再生器(13)、催化劑混合器(7)和催化劑輸送管線；流化床反應區(qū)(9)出口與沉降汽提器 (17)相連，沉降汽提器(17)位于再生器(1 上方，沉降汽提器(17)下部的汽提區(qū)(18) 頂部設有待生立管(11)，待生立管(11)底部通過催化劑流量控制閥O)與再生器(13)相連，汽提區(qū)(18)和再生器(13)下部分別開有催化劑出口與催化劑混合器(7)相連，催化劑混合器(7)下部開有催化劑出口與流化床反應區(qū)(9)相連，再生器(1 上部和沉降汽提器 (17)頂部各開有氣體出口。
2.根據(jù)權利要求1所述甲醇制備低碳烯烴的反應裝置，其特征在于所述快速流化床出口端直徑縮小至快速流化床直徑的10 30%。
3.根據(jù)權利要求1所述甲醇制備低碳烯烴的反應裝置，其特征在于所述再生器(13)上部和沉降汽提器(17)上部設有氣固旋風分離器。
4.根據(jù)權利要求1所述甲醇制備低碳烯烴的反應裝置，其特征在于所述汽提介質(zhì)為水蒸氣；催化劑混合器(7)內(nèi)的流化介質(zhì)為水蒸氣。
5.根據(jù)權利要求1所述甲醇制備低碳烯烴的反應裝置，其特征在于所述汽提區(qū)(18)內(nèi)設有人字型擋板。
6.根據(jù)權利要求1所述甲醇制備低碳烯烴的反應裝置，其特征在于所述流化床反應區(qū) (9)和再生器(13)并列布置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種甲醇制備低碳烯烴的反應裝置，主要解決現(xiàn)有技術中低碳烯烴收率較低的問題。本發(fā)明通過采用一種甲醇制備低碳烯烴的反應裝置，主要包括流化床反應區(qū)9、沉降汽提器17、再生器13、催化劑混合器7和催化劑輸送管線；流化床反應區(qū)9出口與沉降汽提器17相連，沉降汽提器17位于再生器13上方，沉降汽提器17下部的汽提區(qū)18頂部設有待生立管11，待生立管11底部通過催化劑流量控制閥2與再生器13相連，汽提區(qū)18和再生器13下部分別開有催化劑出口與催化劑混合器7相連，催化劑混合器7下部開有催化劑出口與流化床反應區(qū)9相連，再生器13上部和沉降汽提器17頂部各開有氣體出口的技術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C07C11/04GK102295505SQ20101020825
公開日2011年12月28日 申請日期2010年6月24日 優(yōu)先權日2010年6月24日
發(fā)明者俞志楠, 鐘思青, 陳偉, 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