一種用于甲醇和/或二甲醚制低碳烯烴的反應(yīng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于甲醇和/或二甲醚制低碳烯烴的反應(yīng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]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)。甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴(MTO)的工藝受到越來越多的重視，已實現(xiàn)百萬噸級的生產(chǎn)規(guī)模。隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，低碳烯烴，特別是丙烯，需求量與日俱增，析邁公司(CMAI)分析稱，在2016年前，乙烯需求量將以年均4.3%的速度增長，丙烯需求量將以年均4.4%的速度增長。由于我國經(jīng)濟(jì)的高速增長，我國乙烯和丙烯的需求量的年增長率均超過世界平均水平。
[0003]20世紀(jì)80年代初，UCC公司成功開發(fā)出了 SAPO系列分子篩，其中SAP0-34分子篩催化劑在用于MTO反應(yīng)時表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能，具有很高的低碳烯烴選擇性，而且活性很高，但催化劑在使用一段時間后由于積碳而失去活性。SAP0-34分子篩催化劑在使用過程中存在明顯的誘導(dǎo)期，在誘導(dǎo)期內(nèi)，烯烴的選擇性較低，烷烴的選擇性較高，隨著反應(yīng)時間的增加，低碳烯烴選擇性逐漸上升，誘導(dǎo)期過后，催化劑在一定時間內(nèi)保持高的選擇性和高的活性，隨著時間的繼續(xù)延長，催化劑的活性迅速下降。
[0004]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。但該方法中低碳烯烴碳基收率一般均在77 %左右，存在低碳烯烴收率較低的問題。
[0005]CN101402538B公布了一種提高低碳烯烴收率的方法，該方法采用在甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的第一反應(yīng)區(qū)上部設(shè)置一個第二反應(yīng)區(qū)，且該第二反應(yīng)區(qū)直徑大于第一反應(yīng)區(qū)，以增加第一反應(yīng)區(qū)出口的產(chǎn)品氣體在第二反應(yīng)區(qū)內(nèi)的停留時間，使得未反應(yīng)的甲醇、生成的二甲醚和碳四以上烴繼續(xù)反應(yīng)，達(dá)到提高低碳烯烴收率的目的，該方法雖然可以在一定程度上提高低碳烯烴的收率，但是由于第一反應(yīng)區(qū)出來的催化劑已經(jīng)帶有較多的積碳，而碳四以上烴裂解需要較高的催化劑活性，因此該方法中第二反應(yīng)區(qū)內(nèi)的碳四以上烴轉(zhuǎn)化效率仍然偏低，從而導(dǎo)致低碳烯烴收率偏低。
[0006]CN102276406A公布了一種增產(chǎn)丙烯的生產(chǎn)方法。該技術(shù)設(shè)置三個反應(yīng)區(qū)，第一快速床反應(yīng)區(qū)用于甲醇轉(zhuǎn)化至烯烴，提升管反應(yīng)區(qū)和第二快速床反應(yīng)區(qū)串聯(lián)用于轉(zhuǎn)化乙烯、碳四以上烴和未反應(yīng)的甲醇或二甲醚。此專利中碳四以上烴等物質(zhì)在提升管反應(yīng)區(qū)和第二快速床反應(yīng)區(qū)中的停留時間較短，轉(zhuǎn)化效率偏低，從而導(dǎo)致丙烯收率偏低。
[0007]CN102875289A公布了一種內(nèi)部布置提升管反應(yīng)器的流化床反應(yīng)裝置，用于提高低碳烯烴的產(chǎn)率。第一原料進(jìn)入流化床反應(yīng)區(qū)，與催化劑接觸，生成包括低碳烯烴的產(chǎn)品，同時形成待生催化劑；待生催化劑一部分進(jìn)入再生器再生，形成再生催化劑，一部分進(jìn)入出口端位于反應(yīng)區(qū)內(nèi)部的提升管，與第二原料接觸，將待生催化劑提升至反應(yīng)區(qū)內(nèi)；再生催化劑返回流化床反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)。此專利所披露的反應(yīng)裝置無汽提部分，待生催化劑將會攜帶部分產(chǎn)品氣體進(jìn)入再生器，與氧氣發(fā)生燃燒，降低低碳烯烴的產(chǎn)量。
[0008]CN102875296A公布的甲醇制烯烴技術(shù)設(shè)置了快速床、下行床和提升管三個反應(yīng)區(qū)。催化劑在再生器、快速床、提升管和下行床之間循環(huán)，流向十分復(fù)雜、流量分配和控制十分困難，催化劑的活性變化較大。
[0009]本領(lǐng)域所公知的，低碳烯烴的選擇性和催化劑上的積碳量密切相關(guān)，要保證高的低碳烯烴選擇性，SAP0-34催化劑上需要一定數(shù)量的積碳。目前MTO工藝所采用的主要反應(yīng)器為流化床，而流化床接近于全混流反應(yīng)器，催化劑積炭分布很寬，不利于提高低碳烯烴的選擇性。MTO工藝的劑醇比很小，生焦率較低，要實現(xiàn)較大的、容易控制的催化劑循環(huán)量，就需要在再生區(qū)中將催化劑上的積碳量、碳含量均勻性控制在一定水平，進(jìn)而達(dá)到控制反應(yīng)區(qū)內(nèi)催化劑上的積碳量、碳含量均勻性的目的。因此，控制反應(yīng)區(qū)內(nèi)的催化劑積碳量和碳含量均勻性于某一水平是MTO工藝中的關(guān)鍵技術(shù)。
[0010]為解決上述問題，一些研究者提出了在流化床內(nèi)設(shè)置上下兩個反應(yīng)區(qū)、兩個流化床串聯(lián)、流化床和提升管、下行床串聯(lián)等技術(shù)，初步揭示了控制催化劑積碳量和碳含量均勻性的方法，取得了一定的有益效果，但也同時增加MTO工藝的復(fù)雜性、控制難度增加。本發(fā)明提出了通過在密相流化床中設(shè)置內(nèi)構(gòu)件形成多個二級反應(yīng)區(qū)(再生區(qū))的方案來解決控制催化劑積碳量和碳含量均勻性的問題，進(jìn)而提高低碳烯烴的選擇性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中存在的低碳烯烴選擇性不高的問題，提供一種新的提高低碳烯烴選擇性的反應(yīng)裝置。該反應(yīng)裝置用于低碳烯烴的生產(chǎn)中，具有催化劑積碳均勻性好、低碳烯烴收率較高、低碳烯烴生產(chǎn)工藝經(jīng)濟(jì)性較好的優(yōu)點。
[0012]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種用于甲醇和/或二甲醚制低碳烯烴的反應(yīng)裝置，所述反應(yīng)裝置包括密相流化床反應(yīng)器(2)、旋風(fēng)分離器(3)、汽提器(5)、提升管(7)、密相流化床再生器(10)、旋風(fēng)分離器(11)、汽提器(13)和提升管(15);其中，反應(yīng)器進(jìn)料管線(I)與所述密相流化床反應(yīng)器(2)底部相連；所述汽提器(5)的一部分在所述密相流化床反應(yīng)器(2)之中，其余部分在所述密相流化床反應(yīng)器(2)下方；所述提升管(7)底部與所述汽提器(5)的底部相連，所述提升管(7)的頂部與所述密相流化床再生器(10)相連；再生器進(jìn)料管線(9)與所述密相流化床再生器(10)的底部相連；所述汽提器(13)的一部分在所述密相流化床再生器(10)之中，其余部分在所述密相流化床再生器(10)下方；所述提升管(15)的底部與所述汽提器(13)的底部相連，所述提升管(15)的頂部與所述密相流化床反應(yīng)器(2)相連，其特征在于，所述密相流化床反應(yīng)器(2)和/或密相流化床再生器(10)中具有物料流動控制器(17)，所述密相流化床反應(yīng)器(2)由所述物料流動控制器(17)分隔為η個二級反應(yīng)區(qū)，并且第I個至第η個二級反應(yīng)區(qū)依序相連；所述密相流化床再生器(10)由所述物料流動控制器(17)分隔為m個二級再生區(qū)，并且第I個至第m個二級再生區(qū)依序相連；并且其中η彡2，m彡2。
[0013]在一個優(yōu)選實施方案中，所述提升管(15)頂部與第I個二級反應(yīng)區(qū)相連，第η個二級反應(yīng)區(qū)與所述汽提器(5)上部的物料溢流口(18)相連；所述密相流化床反應(yīng)器(2)的上部設(shè)有旋風(fēng)分離器(3)，所述旋風(fēng)分離器(3)的頂部出口與產(chǎn)品物料管線(4)相連，所述旋風(fēng)分離器(3)的底部與第η個二級反應(yīng)區(qū)相連。
[0014]在一個優(yōu)選實施方案中，所述提升管(7)的頂部與第I個二級再生區(qū)相連，第m個二級再生區(qū)與所述汽提器(13)上部的物料溢流口(18)相連；所述密相流化床再生器(10)的上部設(shè)有旋風(fēng)分離器(11)，所述旋風(fēng)分離器(11)的頂部出口與廢氣管線(12)相連，所述旋風(fēng)分離器(11)的底部與第m個二級再生區(qū)相連。
[0015]在一個優(yōu)選實施方案中，8彡η彡3。
[0016]在一個優(yōu)選實施方案中,8彡m彡3。
[0017]在一個優(yōu)選實施方案中，所述物料流動控制器(17)由隔板(19)、孔口(20)、物料下行流動管(21)、底部擋板(22)和取熱部件(23)組成；所述孔口(20)位于所述隔板(19)的下方并與所述物料下行流動管(21)底部相連，所述底部擋板(22)位于所述物料下行流動管(21)和所述孔口(20)的底部，所述取熱部件(23)固定在所述隔板(19)上。
[0018]在一個優(yōu)選實施方案中，所述底部擋板(22)為多孔板或無孔板。
[0019]與已有技術(shù)方案相比，本發(fā)明的有益效果包括但不限于以下幾方面:
[0020](I)密相流化床具有較高的床層密度，催化劑速度較低、磨損低。
[0021](2)物料流動控制器中的物料下行流動管中的氣速小于等于催化劑的最小流化速度，催化劑處于密相堆積狀態(tài)，形成了催化劑的單向密相輸送流，避免了相鄰二級反應(yīng)區(qū)(或相鄰二級再生區(qū))之間的催化劑返混，停留時間分布窄。
[0022](3)物料流動控制器中的取熱部件具有控制反應(yīng)區(qū)溫度的作用。
[0023](4)物料流動控制器將反應(yīng)區(qū)分隔為η個二級反應(yīng)區(qū)，催化劑依次通過第I 二級反應(yīng)區(qū)至第η 二級反應(yīng)區(qū)，