以含氧化合物為原料生產(chǎn)丙烯的多層固定床反應(yīng)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固定床反應(yīng)工藝，尤其涉及一種以含氧化合物為原料生產(chǎn)丙烯的多層固定床反應(yīng)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]丙烯作為三大合成材料的基本原料，主要用于生產(chǎn)聚丙烯、丙烯晴、異丙烯、丙酮和環(huán)氧丙烷等。由于丙烯下游產(chǎn)品眾多、用途廣泛，可代替紙張、鋼材、木材等非塑性材料和較昂貴的合成樹(shù)脂，使得當(dāng)今世界對(duì)丙烯的需求量呈穩(wěn)步增長(zhǎng)的趨勢(shì)。相對(duì)而言，丙烯需求總量雖低于乙烯，但其需求增長(zhǎng)速率較乙烯大，且非石油路線的丙烯生產(chǎn)新工藝尚不成熟。因此，為保障國(guó)家大宗石化產(chǎn)品的穩(wěn)定自主，以丙烯生產(chǎn)為目標(biāo)的新工藝開(kāi)發(fā)勢(shì)在必行。
[0003]專門(mén)為增產(chǎn)丙烯而開(kāi)發(fā)的甲醇制丙烯(MTP)技術(shù)符合我國(guó)煤基甲醇增產(chǎn)丙烯的需求。目前德國(guó)Lurgi的固定床工藝是唯一工業(yè)化的MTP工藝，該工藝中甲醇首先在氧化鋁催化劑上部分轉(zhuǎn)化為二甲醚(DME)后共同進(jìn)入MTP反應(yīng)器生成丙烯等烴類產(chǎn)物，其中MTP反應(yīng)器為多層軸向固定床?，F(xiàn)有的甲醇制丙烯固定床反應(yīng)器直徑約10 m，物料徑向均布難度高，一旦偏流出現(xiàn)便會(huì)引起床層局部飛溫，造成催化劑的不均勻失活。為此，中國(guó)專利CN202666813U公開(kāi)了一種軸向逐層遞增型冷激式甲醇制丙烯固定床反應(yīng)器，該專利通過(guò)在催化劑床層上下裝填惰性瓷球來(lái)保障氣體均布。中國(guó)專利CN 104107670A公開(kāi)了一種甲醇制丙烯的反應(yīng)裝置及其用途。該專利通過(guò)設(shè)置不同形式的分布管開(kāi)孔結(jié)構(gòu)或者噴頭結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)冷激物流的均布，避免現(xiàn)有技術(shù)中冷激液相噴頭設(shè)備要求高且易堵塞的問(wèn)題。
[0004]現(xiàn)有的甲醇制丙烯固定床反應(yīng)器技術(shù)中為保障反應(yīng)物流在催化劑床層中的均布仍不可避免地要在催化劑層上下部裝填惰性填料，惰性填料層的存在一方面降低了反應(yīng)器體積利用率，另一方面還增加了催化劑顆粒所受到的壓應(yīng)力，隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，造成底層催化劑的破碎粉化，最后惰性瓷球也增加了設(shè)備裝填工序。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有甲醇制丙烯固定床反應(yīng)器中通過(guò)惰性填料層來(lái)實(shí)現(xiàn)催化劑床層中物流均布而造成的催化劑破損、反應(yīng)器利用率低等問(wèn)題，提供一種以含氧化合物為原料生產(chǎn)丙烯的多層固定床反應(yīng)工藝。。
[0006]以含氧化合物為原料生產(chǎn)丙烯的多層固定床反應(yīng)工藝是采用以含氧化合物為原料生產(chǎn)丙烯的多層固定床反應(yīng)器，反應(yīng)器本體內(nèi)設(shè)有1~10個(gè)反應(yīng)層，第一反應(yīng)流股從上至下沿反應(yīng)器本體軸向穿過(guò)各個(gè)反應(yīng)層，第二反應(yīng)流股從每個(gè)反應(yīng)層上部注入，每個(gè)反應(yīng)層均由A、B、C三個(gè)區(qū)域組成，其中A區(qū)和C區(qū)為空隙率在10%~90%的泡沫或者蜂窩形式的結(jié)構(gòu)化催化劑裝填區(qū)，B區(qū)為散堆分子篩催化劑裝填區(qū)。
[0007]所述的結(jié)構(gòu)化催化劑為在結(jié)構(gòu)化載體上負(fù)載了分子篩涂層的復(fù)合物。所述的結(jié)構(gòu)化載體材質(zhì)為陶瓷或金屬。所述的每個(gè)反應(yīng)層中A、B、C三個(gè)區(qū)域的高度分別為a、b、C，不同的反應(yīng)層中A、B、C三個(gè)區(qū)域的高度是相同的或者不同的，每個(gè)反應(yīng)層中A區(qū)與B區(qū)的高度比a/b為0.1~5，C區(qū)與B區(qū)的高度比c/b為0.1_5。所述的第一反應(yīng)流股為反應(yīng)器本體出口流股經(jīng)分離后返回的循環(huán)烴混合物。所述的第二反應(yīng)流股為甲醇、二甲醚和水的混合物。所述的不同反應(yīng)層上部的第二反應(yīng)流股的組成與流量是相同或者不同的。所述的散堆分子篩催化劑為條狀或者球形顆粒。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果:
I)本發(fā)明的以含氧化合物為原料生產(chǎn)丙烯的多層固定床反應(yīng)工藝，能夠?qū)F(xiàn)有的固定床反應(yīng)器中惰性填料層所占空間用來(lái)裝填結(jié)構(gòu)化催化劑，提高了整個(gè)反應(yīng)器中催化劑的裝填量。
[0009]2)本發(fā)明的以含氧化合物為原料生產(chǎn)丙烯的多層固定床反應(yīng)工藝，在散堆催化劑層上下部裝填孔隙率均一的結(jié)構(gòu)化催化劑，該結(jié)構(gòu)化催化劑層孔隙率均一且不隨裝填技術(shù)以及反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)物流沖刷而變化，從而保證在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中床層徑向物流的均布。
[0010]3)本發(fā)明的以含氧化合物為原料生產(chǎn)丙烯的多層固定床反應(yīng)工藝，其結(jié)構(gòu)化催化劑層導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的散堆瓷球?qū)?，針?duì)甲醇制丙烯這個(gè)強(qiáng)放熱反應(yīng)而言，結(jié)構(gòu)化床層能夠顯著拉平床層溫度梯度，提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。
[0011]4)本發(fā)明的以含氧化合物為原料生產(chǎn)丙烯的多層固定床反應(yīng)工藝，其結(jié)構(gòu)化催化劑層中的分子篩涂層薄，單位質(zhì)量催化劑活性高，能夠使得每一床層上側(cè)反應(yīng)物流中的大部分含氧化合物在結(jié)構(gòu)化催化劑層轉(zhuǎn)化放熱，避免了主催化劑層飛溫。同時(shí)由于結(jié)構(gòu)化催化劑層上分子篩涂層薄，烴類產(chǎn)物生成后能夠迅速離開(kāi)酸性位點(diǎn)，強(qiáng)化了反應(yīng)產(chǎn)物的傳質(zhì)，避免了主產(chǎn)物丙烯的二次反應(yīng)。且結(jié)構(gòu)化催化劑中分子篩的硅鋁比和晶粒大小與主催化劑可以不同，能夠?qū)崿F(xiàn)兩種催化劑的協(xié)同作用，盡量避免烴類產(chǎn)物的二次反應(yīng)。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是以含氧化合物為原料生產(chǎn)丙烯的多層固定床反應(yīng)器示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以含氧化合物為原料生產(chǎn)丙烯的多層固定床反應(yīng)工藝是采用以含氧化合物為原料生產(chǎn)丙烯的多層固定床反應(yīng)器，反應(yīng)器本體內(nèi)設(shè)有1~10個(gè)反應(yīng)層，第一反應(yīng)流股I從上至下沿反應(yīng)器本體軸向穿過(guò)各個(gè)反應(yīng)層，第二反應(yīng)流股2從每個(gè)反應(yīng)層上部注入，每個(gè)反應(yīng)層均由A、B、C三個(gè)區(qū)域組成，其中A區(qū)和C區(qū)為空隙率在10%~90%的泡沫或者蜂窩形式的結(jié)構(gòu)化催化劑裝填區(qū)，B區(qū)為散堆分子篩催化劑裝填區(qū)。
[0014]所述的結(jié)構(gòu)化催化劑為在結(jié)構(gòu)化載體上負(fù)載了分子篩涂層的復(fù)合物。所述的結(jié)構(gòu)化載體材質(zhì)為陶瓷或金屬。所述的每個(gè)反應(yīng)層中A、B、C三個(gè)區(qū)域的高度分別為a、b、C，不同的反應(yīng)層中A、B、C三個(gè)區(qū)域的高度是相同的或者不同的，每個(gè)反應(yīng)層中A區(qū)與B區(qū)的高度比a/b為0.1~5，C區(qū)與B區(qū)的高度比c/b為0.1_5。所述的第一反應(yīng)流股I為反應(yīng)器本體出口流股3經(jīng)分離后返回的循環(huán)烴混合物。所述的第二反應(yīng)流股2為甲醇、二甲醚和水的混合物。所述的不同反應(yīng)層上部的第二反應(yīng)流股2的組成與流量是相同或者不同的。所述的散堆分子篩催化劑為條狀或者球形顆粒。
[0015]結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明以含氧化合物為原