本實用新型屬于煤化工領(lǐng)域，具體涉及一種甲醇制丙烯催化劑的處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

催化劑作為MTP技術(shù)的核心，其性能的好壞直接關(guān)系到目標(biāo)產(chǎn)品的收率情況，因此備受關(guān)注。為改善催化劑性能，在使用前需對其進(jìn)行經(jīng)水蒸氣處理，一方面可以疏通催化劑孔道；另一方面可以調(diào)節(jié)催化劑表面酸性，進(jìn)而延長催化劑使用壽命、優(yōu)化產(chǎn)物分布，使反應(yīng)向更有利于生成丙烯的方向進(jìn)行。

甲醇制丙烯(MTP)工藝是指以煤基或天然氣基合成的甲醇為原料，在催化劑的作用下，經(jīng)MTP反應(yīng)器生產(chǎn)得到丙烯的化工工藝技術(shù)。工藝生產(chǎn)過程中，MTP反應(yīng)器出口產(chǎn)物熱換后進(jìn)入激冷系統(tǒng)的激冷塔中用激冷水對其進(jìn)行洗滌，一方面進(jìn)一步降低產(chǎn)物溫度，使氣液初步分離；另一方面則需加入堿液以調(diào)節(jié)物流的pH值，使其呈中性。從激冷塔塔底出來的大部分工藝水輸入甲醇回收塔回收其中的甲醇和二甲醚，剩余的少部分工藝水則進(jìn)入工藝蒸汽塔被蒸出，并可以直接返回MTP反應(yīng)器的催化劑床層，在反應(yīng)過程中做為稀釋劑和吸熱蒸汽降低催化劑床層溫度，也可以經(jīng)加熱爐進(jìn)一步加熱后，對投用前的催化劑進(jìn)行水蒸氣處理。即，原有工藝中對催化劑進(jìn)行水蒸氣處理時用的工藝蒸汽來源于激冷塔塔底的工藝水，即反應(yīng)器出口產(chǎn)物經(jīng)激冷塔洗滌后的工藝水，這部分工藝水會含有少量的甲醇和二甲醚，從而從工藝蒸汽塔被蒸出的工藝蒸汽中也不可避免的會夾雜甲醇和二甲醚，而甲醇和二甲醚作為反應(yīng)物料，在水蒸氣處理條件下(480℃)會與催化劑進(jìn)行反應(yīng)，致使催化劑表面部分積碳，無法達(dá)到預(yù)期的水蒸氣處理效果；另外，水蒸氣處理時，水蒸氣是從反應(yīng)器頂部進(jìn)入，逐次穿透各催化劑床層，致使各催化劑床層的水蒸氣處理效果均不一樣，表現(xiàn)為從上到下逐次減弱。

隨著MTP工藝的進(jìn)行，催化劑上積碳逐漸增多，最終會完全覆蓋催化劑上的活性位點，堵塞催化劑的孔道，使催化劑失活。此時需要對催化劑進(jìn)行再生，具體是使用再生氣/氮氣混合燃燒燒去催化劑上的積碳。再生過程中，再生氣/氮氣混合氣從MTP反應(yīng)器頂部進(jìn)入，逐次穿透各催化劑床層進(jìn)行再生，當(dāng)加入的再生氣全部為空氣，所有的床層入口溫度為480℃，而出口不再有溫升時表明再生過程已完成。該再生方法存在著效率低、再生時間長(約150小時)，且各催化劑床層再生效果難以統(tǒng)一(再生結(jié)束后下部催化劑床層的催化劑含碳量要高于上部)等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種甲醇制丙烯催化劑的處理系統(tǒng)，用于提高催化劑的再生效果。

本實用新型的技術(shù)方案如下：

一種甲醇制丙烯催化劑的處理系統(tǒng)，包括：

工藝蒸汽產(chǎn)生裝置，用于提供由脫鹽水產(chǎn)生的工藝蒸汽；

第一加熱爐，所述第一加熱爐的進(jìn)料口處設(shè)置有第一進(jìn)料管線和第三進(jìn)料管線，所述第一進(jìn)料管線用于將氮氣輸入所述第一加熱爐中進(jìn)行加熱；所述第三進(jìn)料管線用于將來自所述工藝蒸汽產(chǎn)生裝置的工藝蒸汽輸入所述第一加熱爐中進(jìn)行加熱；

第二加熱爐，所述第二加熱爐的進(jìn)料口設(shè)置有第二進(jìn)料管線，用于將再生氣輸入所述第二加熱爐中進(jìn)行加熱；

MTP反應(yīng)器，所述MTP反應(yīng)器內(nèi)沿縱向設(shè)有多個催化劑床層；

頂部進(jìn)料管線，用于將部分來自所述第一加熱爐的物料和部分來自所述第二加熱爐的物料從頂部輸送至所述MTP反應(yīng)器的第一個催化劑床層上；

側(cè)線進(jìn)料管線，用于將部分來自所述第一加熱爐的物料和部分來自所述第二加熱爐的物料輸送至所述MTP反應(yīng)器的第二至最末的催化劑床層上；

所述MTP反應(yīng)器中設(shè)置有第一氣體分布器，所述第一氣體分布器設(shè)置于所述MTP反應(yīng)器的頂部進(jìn)料口與第一個催化劑床層之間，用于將經(jīng)頂部進(jìn)料管線輸入的物料均勻分布至第一個催化劑床層。

優(yōu)選地，所述MTP反應(yīng)器中設(shè)置有多個第二氣體分布器，所述第二氣體分布器分別設(shè)置于各相鄰催化劑床層之間，用于將經(jīng)側(cè)線進(jìn)料管線輸入的物料分別均勻分布至第二至最末催化劑床層。

優(yōu)選地，各個所述催化劑床層中，由上向下依次設(shè)置有上部溫度傳感器、中部溫度傳感器和下部溫度傳感器，用于分別測量各個所述催化劑床層的上部、中部及下部的溫度。

優(yōu)選地，各個所述催化劑床層在所述上部溫度傳感器所在的平面上，以平面的中心為圓心沿半徑方向呈輻射狀設(shè)置有多個平面溫度傳感器，用于分別測量各個所述催化劑床層平面上不同位置的溫度。

優(yōu)選地，所述上部溫度傳感器、中部溫度傳感器、下部溫度傳感器和平面溫度傳感器上均套設(shè)有套管。

優(yōu)選地，所述MTP反應(yīng)器的底部設(shè)置有底部出料管線，所述底部出料管線上設(shè)置有在線檢測儀，用于檢測出料氣體中氧氣的含量。

優(yōu)選地，所述第三進(jìn)料管線上沿物料流動方向依次設(shè)置有第一閥門和第一流量計，用于對水蒸氣的輸送和輸送量進(jìn)行控制。

優(yōu)選地，所述頂部進(jìn)料管線和所述側(cè)線進(jìn)料管線上沿物料流動方向分別依次設(shè)置有第二閥門和第二流量計，用于分別對從所述MTP反應(yīng)器頂部和側(cè)線輸入的物料的輸送和輸送量進(jìn)行控制。

優(yōu)選地，所述第二進(jìn)料管線上沿物料流動方向依次設(shè)置有第三閥門和第三流量計，用于對氮氣輸送和輸送量進(jìn)行控制。

優(yōu)選地，所述第三進(jìn)料管線上沿物料流動方向分別依次設(shè)置有第四閥門和第四流量計，用于對再生氣的輸送和輸送量進(jìn)行控制。

本實用新型的有益效果在于：

本實用新型的甲醇制丙烯催化劑的處理系統(tǒng)，將物料分別從MTP反應(yīng)器的頂部和側(cè)線通入各催化劑床層，并通過相應(yīng)的閥門和流量計控制頂部和側(cè)線的物料通入量，能夠盡可能地使MTP反應(yīng)器的頂部進(jìn)料和側(cè)線進(jìn)料一致，且盡可能使各催化劑床層上各處位置的物料均勻，提高處理效果，使得催化劑能保持更好的狀態(tài)，有利于生產(chǎn)過程中提高丙烯的產(chǎn)率；在對催化劑進(jìn)行再生處理和水蒸氣處理時，各床層處理效果一致；在對催化劑進(jìn)行水蒸氣處理時，避免了使用激冷塔塔底的工藝水，進(jìn)而避免了該工藝水中夾雜的甲醇和二甲醚對水蒸氣處理效果的影響。

附圖說明

圖1是本實用新型的甲醇制丙烯催化劑的處理系統(tǒng)在一種實施方式中的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是催化劑床層的縱向剖面放大圖；

圖3時催化劑床層的橫向剖面放大圖。

具體實施方式

以下通過具體實施方式對本實用新型的技術(shù)方案及其效果做進(jìn)一步說明。以下實施方式僅用于說明本實用新型的內(nèi)容，并不用于限制本實用新型的保護(hù)范圍。應(yīng)用本實用新型的構(gòu)思對本實用新型進(jìn)行的簡單改變都在本實用新型要求保護(hù)的范圍內(nèi)。

如圖1-3所示，本實用新型的甲醇制丙烯催化劑的處理系統(tǒng)，包括：

工藝蒸汽產(chǎn)生裝置1，用于提供由脫鹽水產(chǎn)生的工藝蒸汽；

第一加熱爐31，所述第一加熱爐31的進(jìn)料口處設(shè)置有第一進(jìn)料管線41和第三進(jìn)料管線，所述第一進(jìn)料管線用于將氮氣輸入所述第一加熱爐31中進(jìn)行加熱；所述第三進(jìn)料管線用于將來自所述工藝蒸汽產(chǎn)生裝置1的工藝蒸汽輸入所述第一加熱爐31中進(jìn)行加熱；

第二加熱爐32，所述第二加熱爐32的進(jìn)料口設(shè)置有第二進(jìn)料管線42，用于將再生氣輸入所述第二加熱爐32中進(jìn)行加熱；

MTP反應(yīng)器8，所述MTP反應(yīng)器內(nèi)沿縱向設(shè)有多個催化劑床層9；

頂部進(jìn)料管線7，用于將部分來自所述第一加熱爐31的物料和部分來自所述第二加熱爐32的物料從頂部輸送至所述MTP反應(yīng)器8的第一個催化劑床層9上；

側(cè)線進(jìn)料管線10，用于將部分來自所述第一加熱爐31的物料和部分來自所述第二加熱爐31的物料輸送至所述MTP反應(yīng)器8的第二至最末的催化劑床層9上；

所述MTP反應(yīng)器8中設(shè)置有第一氣體分布器，所述第一氣體分布器設(shè)置于所述MTP反應(yīng)器8的頂部進(jìn)料口與第一個催化劑床層9之間，用于將經(jīng)頂部進(jìn)料管線7輸入的物料均勻分布至第一個催化劑床層99。

本實用新型的甲醇制丙烯催化劑的處理系統(tǒng)，通過將物料分別經(jīng)頂部及側(cè)線進(jìn)料，盡可能地保證各床層的進(jìn)料相同，保證各床層的處理效果；通過第一氣體分布器的設(shè)置，更是使得第一催化劑床層的進(jìn)料均勻，各個位置的進(jìn)料和反應(yīng)一致，提高處理效果。

再生氣的通入總量為30000-100000Nm³/h，優(yōu)選80000Nm³/h。

工藝蒸汽產(chǎn)生裝置1包括中低壓蒸汽管網(wǎng)、鍋爐或合成汽包等產(chǎn)生的工藝蒸汽，產(chǎn)生工藝蒸汽的水源為非激冷水。激冷水中由于夾雜有甲醇、二甲醚等，在進(jìn)行水蒸氣處理(480℃)時會作為反應(yīng)原料與催化劑反應(yīng)，造成催化劑表面積碳。而中低壓蒸汽管網(wǎng)、鍋爐或合成汽包等產(chǎn)生工藝蒸汽的水源不是激冷水，避免了上述問題，使得水蒸氣處理后，一方面催化劑孔道疏通，另一方面催化劑表面調(diào)節(jié)至酸性，進(jìn)而延長催化劑的使用壽命、提高催化劑的催化性能、優(yōu)化產(chǎn)物分布，使反應(yīng)向更有利于生成丙烯的方向進(jìn)行，有利于提高丙烯產(chǎn)率。其中，“合成汽包”本領(lǐng)域的一個專門的蒸汽發(fā)生器，是自然循環(huán)鍋爐和輔助循環(huán)鍋爐的重要部件，在裝置中其主要作用是回收高品質(zhì)的熱能,與合成反應(yīng)器一起構(gòu)成廢熱鍋爐，所以也被成為“合成汽包”，熱源為甲醇合成反應(yīng)器催化劑的放熱，水源為脫鹽水。故來自合成汽包的工藝蒸汽中不含有甲醇。

在一種實施方式中，所述MTP反應(yīng)器8中設(shè)置有多個第二氣體分布器，所述第二氣體分布器分別設(shè)置于各相鄰催化劑床層9之間，用于將經(jīng)側(cè)線進(jìn)料管線10輸入的物料分別均勻分布至第二至最末催化劑床層9。以使第二至最末的各催化劑床層的各處進(jìn)料均勻，提高處理效果。

在一種實施方式中，各個所述催化劑床層9中，由上向下依次設(shè)置有上部溫度傳感器、中部溫度傳感器和下部溫度傳感器，用于分別測量各個所述催化劑床層9的上部、中部及下部的溫度。通過對各個催化劑床層9的上部、中部、下部溫度的測量，判斷相應(yīng)催化劑床層9中對催化劑的再生處理是否完全。由于再生過程是放熱反應(yīng)，而再生氣是從上向下運動的，在未完成再生處理時，催化劑床層9的上部、中部、下部的反應(yīng)情況不同，溫度也不同。當(dāng)催化劑床層9上部、中部、下部溫度均相同時，說明其上中下的再生情況一致，再生完全。

在一種實施方式中，各個所述催化劑床層9在所述上部溫度傳感器所在的平面上，以平面的中心為圓心沿半徑方向呈輻射狀設(shè)置有多個平面溫度傳感器，用于分別測量各個所述催化劑床層9平面上不同位置的溫度。通過對相應(yīng)催化劑床層9的平面上不同位置處溫度的測量，判斷再生氣在其上分布的均勻性，判斷平面上各部分的再生情況。若各部分溫度一致，則說明再生氣分布均勻，平面上各部分的再生情況一致。

在一種實施方式中，所述上部溫度傳感器、中部溫度傳感器、下部溫度傳感器和平面溫度傳感器上均套設(shè)有套管。套管方便上述溫度傳感器的安裝和取出，并方便將其用引線引出，使其與溫度顯示裝置相連接，將所測量到的溫度顯示出來以方便觀察。

在一種實施方式中，所述MTP反應(yīng)器8的底部設(shè)置有底部出料管線15，所述底部出料管線15上設(shè)置有在線檢測儀16，用于檢測出料氣體中氧氣的含量。通過用在線檢測儀16檢測MTP反應(yīng)器8的底部出料中氧氣的含量，檢測MTP反應(yīng)器8這個整體中催化劑的再生情況，當(dāng)檢測到氧氣的含量恒定時，MTP反應(yīng)器中對催化劑的再生完成，此時底部出料中氧氣的含量在10wt％左右。

在一種實施方式中，所述第三進(jìn)料管線43上沿物料流動方向依次設(shè)置有第一閥門6和第一流量計5，用于對水蒸氣的輸送和輸送量進(jìn)行控制。通過對水蒸氣的控制，更好地對催化劑進(jìn)行水蒸氣處理，提高催化劑的催化性能。第一閥門6可以為本領(lǐng)域常用的閥門，比如手閥；第一流量計5可以為本領(lǐng)域常用的流量計。

在一種實施方式中，所述頂部進(jìn)料管線7和所述側(cè)線進(jìn)料管線10上沿物料流動方向分別依次設(shè)置有第二閥門和第二流量計，用于分別對從所述MTP反應(yīng)器8頂部和側(cè)線輸入的物料的輸送和輸送量進(jìn)行控制。

在一種實施方式中，所述第二進(jìn)料管線41上沿物料流動方向依次設(shè)置有第三閥門和第三流量計，用于對氮氣輸送和輸送量進(jìn)行控制。

在一種實施方式中，所述第三進(jìn)料管線42上沿物料流動方向分別依次設(shè)置有第四閥門和第四流量計，用于對再生氣的輸送和輸送量進(jìn)行控制。

第二閥門、第三閥門和第四閥門可以為本領(lǐng)域常用的閥門，比如手閥；第二流量計、第三流量計和第四流量計可以為本領(lǐng)域常用的流量計。

當(dāng)進(jìn)行水蒸氣處理時，來自所述第一加熱爐31的工藝蒸汽在進(jìn)入MTP反應(yīng)器8之前，其溫度為440-490℃，比如480℃。

工藝蒸汽的頂部進(jìn)料量與各側(cè)線進(jìn)料量總和的質(zhì)量比為1:0.1-20，比如1:9。

如圖1-3所示的本實用新型的甲醇制丙烯催化劑的處理系統(tǒng)在進(jìn)行水蒸氣處理時的運行過程為：

來自工藝蒸汽產(chǎn)生裝置1的工藝蒸汽輸入第一加熱爐31中進(jìn)行加熱，然后按照質(zhì)量比為1:0.1-20分別經(jīng)頂部進(jìn)料管線7和側(cè)線進(jìn)料管線10輸入MTP反應(yīng)器8中吹掃2-8h，頂部的工藝蒸汽經(jīng)頂部進(jìn)料管線7輸入MTP反應(yīng)器8中第一個催化劑床層9，側(cè)線的工藝蒸汽經(jīng)各側(cè)線進(jìn)料管線10輸入MTP反應(yīng)器8中第二至最末催化劑床層9，實現(xiàn)對催化劑的水蒸氣處理。

在不需要再生時，水蒸氣處理的效果比較：

本實用新型：使用本實用新型的上述處理系統(tǒng)進(jìn)行水蒸氣處理時，以一個50萬噸/年的MTP反應(yīng)器為例，催化劑裝填量為50噸；水蒸氣處理條件為：水蒸氣進(jìn)料量為25噸/小時，處理溫度為480℃，處理時間為48小時。

現(xiàn)有技術(shù)：在其他條件形同的情況下，用工藝蒸汽塔中的工藝蒸汽替換本實用新型的工藝蒸汽產(chǎn)生裝置1中的工藝蒸汽，進(jìn)行水蒸氣處理。

將上述兩種情況下處理后的催化劑用于甲醇制丙烯的生產(chǎn)過程，得到的MTP反應(yīng)器的產(chǎn)物分布見表1。

表1用不同的水蒸氣進(jìn)行水蒸氣處理后MTP反應(yīng)器的產(chǎn)物分布

由表1可知，本實用新型的水蒸氣處理效果更好，處理后得到的催化劑的催化性能更好，將其用于甲醇制丙烯的生產(chǎn)過程，得到的MTP反應(yīng)器的產(chǎn)物中，丙烯含量有較大提高。預(yù)計一年可以增產(chǎn)丙烯3000噸，按照0.8萬元/噸計算，每年新增產(chǎn)值為2400萬元左右。

本實用新型的甲醇制丙烯催化劑的處理系統(tǒng)在進(jìn)行再生處理時的運行過程為：

首先，來自工藝蒸汽產(chǎn)生裝置1的工藝蒸汽輸入第一加熱爐31中進(jìn)行加熱，然后分別經(jīng)頂部進(jìn)料管線7和側(cè)線進(jìn)料管線10輸入MTP反應(yīng)器8中，輸入的工藝蒸汽先經(jīng)第一氣體分布器81和第二氣體分布器82進(jìn)行氣體分布，然后再吹向各催化劑床層9，吹掃2-8h后，關(guān)閉第一閥門6；打開第二進(jìn)料管線41的第三閥門和第三流量計，向第一加熱爐31輸入氮氣進(jìn)行加熱，加熱后的氮氣分別經(jīng)頂部進(jìn)料管線7和側(cè)線進(jìn)料管線10輸入MTP反應(yīng)器8中，輸入的氮氣先經(jīng)第一氣體分布器81和第二氣體分布器82進(jìn)行氣體分布，然后再吹向各催化劑床層9，吹掃2-8h，然后保持上述的氮氣通入狀態(tài)下，打開第二進(jìn)料管線42上的第四閥門和第四流量計，向第二加熱爐32輸入再生氣進(jìn)行加熱，加熱后的再生氣分別經(jīng)頂部進(jìn)料管線7和側(cè)線進(jìn)料管線10輸入MTP反應(yīng)器8中與氮氣混合，并經(jīng)第一氣體分布器81和第二氣體分布器82進(jìn)行氣體分布，然后再吹向各催化劑床層9，對催化劑上的積碳進(jìn)行燃燒，實現(xiàn)催化劑的再生。隨著再生過程的進(jìn)行，再生氣替換部分氮氣，使得氮氣與再生氣(含有氧氣)的混合氣中，氧氣含量逐漸增加到5-20wt％，優(yōu)選10wt％。當(dāng)各催化劑床層9的入口溫度穩(wěn)定，而出口不再有溫升時，再生過程完成。其中，再生氣的總量為30000-100000Nm³/h，優(yōu)選80000Nm³/h.

再生處理的效果比較：

本實用新型：使用本實用新型的上述處理系統(tǒng)進(jìn)行再生處理時，以一個50萬噸/年的MTP反應(yīng)器為例，催化劑裝填量為50噸；工藝蒸汽、氮氣和再生氣均分別經(jīng)頂部進(jìn)料管線7和側(cè)線進(jìn)料管線10同時輸入各催化劑床層9中；工藝蒸汽吹掃4h，氮氣吹掃4h，再生氣的總量為80000Nm³/h，從頂部輸入的量為8000Nm³/h，從側(cè)線輸入的總為72000Nm³/h；再生氣為空氣，混合氣中氧氣含量最終增加到10wt％，再生過程中床層溫度保持在480℃，再生時間為72小時。

對比例1:在其他條件相同的情況下，將各步驟中工藝蒸汽、氮氣及再生氣的通入均只經(jīng)頂部進(jìn)料管線7輸入MTP反應(yīng)器中，對各個催化劑床層9逐次再生，再生氣的總量為80000Nm³/h，再生時間為72小時。

對比例2:在其他條件形同的情況下，將各步驟中工藝蒸汽、氮氣及再生氣的通入均只經(jīng)頂部進(jìn)料管線7輸入MTP反應(yīng)器中，對各個催化劑床層9逐次再生，再生氣的總量為80000Nm³/h，再生時間為150小時。

將上述三種情況下處理后的各層催化劑進(jìn)行取樣分析，催化劑的積碳含量如表2。

表2不同過程的再生處理后各層催化劑的積碳含量

由表2可知，本實用新型的再生處理效果更好，再生時間短，且再生后各催化劑床層的催化劑上積碳量較均一，且積碳量少。