一種組合催化劑冷卻器的制造方法
【專利摘要】一種催化劑取熱器，將再生器取熱、進(jìn)入反應(yīng)器的循環(huán)再生劑溫度控制、反應(yīng)循環(huán)催化劑汽提組合為一體，同時(shí)完成對再生器溫度、進(jìn)入反應(yīng)器的催化劑溫度、進(jìn)入反應(yīng)器的催化劑氣體攜帶的控制。
【專利說明】
一種組合催化劑冷卻器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種流化床甲醇制烴類技術(shù)中再生器取熱和對進(jìn)入反應(yīng)器的循環(huán)再生劑溫度進(jìn)行控制的設(shè)備，特別是適用于流化床甲醇制烯烴、芳烴反應(yīng)過程的催化劑取熱和溫度控制。
【背景技術(shù)】
[0002]甲醇制取烯烴或芳烴等是煤化工的重要工藝技術(shù)，得到了各國的高度重視。甲醇制取烯烴或芳烴反應(yīng)經(jīng)常采用氣流化床反應(yīng)和催化劑流化床連續(xù)再生，催化劑再生和反應(yīng)過程是放熱反應(yīng);為保持催化劑的骨架結(jié)構(gòu)和活性，需要設(shè)置取熱器控制再生劑溫度在650°(:到700°(:范圍。已有技術(shù)無論是中國開發(fā)的DMTO技術(shù)，UOP公司的甲醇制烯烴技術(shù)，還是清華大學(xué)開發(fā)的流化床制丙烯FMTP技術(shù)，再生器都設(shè)置獨(dú)立的外取熱器。
[0003]流化床甲醇制烯烴或芳烴反應(yīng)溫度一般為480°C到500°C，所以希望進(jìn)入反應(yīng)器的再生劑溫度降低。
[0004]由于反應(yīng)和再生都是放熱過程，不需要循環(huán)再生劑為反應(yīng)或再生提供熱量，催化劑循環(huán)量也不取決于反應(yīng)熱平衡，而是取決于對待生劑和再生劑碳差的選取值。因此再生器的取熱和進(jìn)入反應(yīng)器的循環(huán)再生劑數(shù)量和溫度是互不相干的要求。
[0005]在實(shí)際工程裝置中，進(jìn)入反應(yīng)器的再生劑溫度在650°C以上，遠(yuǎn)高于反應(yīng)溫度。這些高溫再生劑進(jìn)入反應(yīng)器形成高溫區(qū)，反應(yīng)不利。催化劑的含碳、活性、溫度不均勻?qū)Υ呋瘎┰偕划a(chǎn)生實(shí)質(zhì)影響，原因是催化劑再生不產(chǎn)生目的產(chǎn)品，焦炭氧化只能產(chǎn)生氧化碳，并且反應(yīng)時(shí)間延長也不帶來重要影響，但催化劑溫度不均勻?qū)οN轉(zhuǎn)化反應(yīng)影響嚴(yán)重。烯烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)產(chǎn)品嚴(yán)重受反應(yīng)時(shí)間，溫度等反應(yīng)條件的影響。
[0006]甲醇制烯烴裝置反應(yīng)介質(zhì)分子量小，規(guī)模經(jīng)濟(jì)的要求，裝置進(jìn)料量通常大于200t/h，采用流化床反應(yīng)器時(shí)反應(yīng)器直徑比較大。高溫的循環(huán)再生劑進(jìn)入流化床反應(yīng)其后，不同溫度的催化劑在反應(yīng)流化床內(nèi)均勻混合問題很重要且不容易實(shí)現(xiàn)。流態(tài)化研究證明，催化劑的水平方向混合較豎直方向混合困難的多。工程設(shè)計(jì)可以采用FCC裝置的辦法，在反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)再生劑管道末端增加催化劑混合分配設(shè)備加快不同溫度的催化劑混合，但由于催化劑混合分配器都要增加壓降，且一般需要?dú)庀嘟橘|(zhì)輸送實(shí)現(xiàn)，這樣又必然增加催化劑破碎和循環(huán)的能耗。
[0007]再生劑向反應(yīng)器輸送過程中攜帶煙氣，C02、N2等不凝氣，對乙烯和丙烯分離不利，增加能耗，需要設(shè)置再生劑汽提器。
[0008]已有技術(shù)中，再生器外取熱器、反應(yīng)再生劑汽提器，再生劑輸送和在反應(yīng)器內(nèi)的分配均單獨(dú)設(shè)置，需要多套設(shè)備，再生器外取熱器也僅負(fù)責(zé)處理再生過程的取熱，工程復(fù)雜，投資高，操作不便。
[0009]尤其已有技術(shù)中高溫的再生劑直接進(jìn)入反應(yīng)器，對反應(yīng)不利。
[0010]發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種同時(shí)完成再生器取熱、循環(huán)再生劑的溫度控制、循環(huán)再生劑攜帶氣體的脫除功能的一體化設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]為解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種再生劑冷卻器，由再生器取熱部分，反應(yīng)循環(huán)催化劑降溫部分，反應(yīng)循環(huán)再生劑汽提部分和向反應(yīng)器的催化劑輸送管組成;再生器取熱部分由連接再生器的催化劑交換口、殼體、換熱管、流化氣體分布器構(gòu)成;反應(yīng)循環(huán)再生劑降溫部分由殼體、換熱管、流化氣體分布器組成;反應(yīng)循環(huán)再生劑汽提器由殼體、汽提內(nèi)件、蒸汽分布器組成;幾部分形成一體。
[0012]反應(yīng)循環(huán)再生劑降溫部分設(shè)置在再生器取熱部分的殼體內(nèi)，與再生器取熱部分并列；用反應(yīng)循環(huán)再生劑降溫部分殼體隔離，使進(jìn)入反應(yīng)再生劑降溫部分的催化劑不與再生器取熱器內(nèi)的催化劑接觸。
[0013]反應(yīng)再生劑汽提器直接設(shè)置反應(yīng)循環(huán)再生劑降溫部分下方，并且在反應(yīng)循環(huán)再生劑降溫部分流化氣體分布器下方;兩者殼體直接連接，內(nèi)部催化劑直接連通;汽提蒸汽分布器設(shè)置汽提內(nèi)件下方;反應(yīng)循環(huán)再生劑汽提器出口與輸送管連通;汽提部分設(shè)在再生器取熱部分殼體內(nèi)或殼體外或部分在內(nèi)部分在外，根據(jù)具體安裝條件調(diào)整。
[0014]反應(yīng)循環(huán)再生劑降溫部分設(shè)置在再生器取熱部分下方反應(yīng)循環(huán)再生劑汽提部分之間的位置，形成上下串聯(lián)布置。
[0015]反應(yīng)循環(huán)再生劑降溫部分設(shè)置在反應(yīng)循環(huán)再生劑汽提部分下方;兩部分全部用蒸汽流化。
[0016]再生器冷卻器頂部設(shè)置水汽分離器，兩者用法蘭連接，之間用水汽分離器底板或封頭隔開，再生器取熱部分和反應(yīng)循環(huán)再生劑降溫部分的換熱管均直接焊接在汽水分離器底板或底封頭上；水汽分離器自下而上分成液相區(qū)，液滴沉降區(qū)，聚結(jié)區(qū)，水進(jìn)口，蒸汽出口 ；液相區(qū)和沉降區(qū)下部設(shè)置內(nèi)筒；內(nèi)筒上方設(shè)置轉(zhuǎn)向氣液分離器。
[0017]完全相同的，該發(fā)明可以用于對甲醇反應(yīng)器的取熱和由反應(yīng)器向再生器的循環(huán)催化劑溫度控制。
[0018]發(fā)明的效果
本發(fā)明的再生劑取熱器在一個(gè)設(shè)備內(nèi)同時(shí)實(shí)現(xiàn)對再生器的取熱，對反應(yīng)循環(huán)再生劑的降溫，對反應(yīng)循環(huán)再生劑的汽提功能；同時(shí)實(shí)現(xiàn)對再生器的溫度控制和對進(jìn)入反應(yīng)器的再生劑的溫度與攜帶氣體的控制。
【附圖說明】
[0019]圖1組合催化劑冷卻器示意圖。
[0020]圖2再生器取熱部分和反應(yīng)循環(huán)再生劑降溫部分結(jié)構(gòu)圖。
[0021]圖3組合式催化劑冷卻器的另一種結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖4反應(yīng)循環(huán)再生劑降溫器設(shè)置在汽提器下方的設(shè)計(jì)圖。
[0023]圖5再生器取熱器在內(nèi)部的組合催化劑冷卻器結(jié)構(gòu)圖。
[0024]圖6組合催化劑冷卻器另一種設(shè)計(jì)圖。
[0025]圖7反應(yīng)循環(huán)再生劑汽提格柵構(gòu)件示意圖。
[0026]圖8擋板汽提構(gòu)件不意圖。
[0027]圖中符號說明:
I再生器取熱部分，11再生劑取熱部分殼體，12再生器取熱部分換熱管，13換熱流化氣體分布器，14再生器取熱部分的催化劑出口，17冷卻介質(zhì)管；18冷卻介質(zhì)加熱后的出口，101換熱流化介質(zhì)，102冷卻介質(zhì)，103冷卻介質(zhì)加熱后的物流;2反應(yīng)循環(huán)再生劑降溫部分，21殼體，22換熱管，23流化氣體分布器，24反應(yīng)循環(huán)再生劑降溫部分的催化劑出口，27冷卻介質(zhì)管，28冷卻介質(zhì)加熱后的出口，201換熱流化介質(zhì)，202冷卻介質(zhì)，203冷卻介質(zhì)加熱后的物流;3反應(yīng)循環(huán)再生劑汽提部分，31殼體，32汽提構(gòu)件，33蒸汽分布器，301蒸汽，34汽提后的反應(yīng)循環(huán)再生劑出口 ；5汽液分離器，51殼體，51A水汽分離器下底板或封頭，52內(nèi)筒，53轉(zhuǎn)向分離器，54聚結(jié)器，55氣體出口，56冷卻液體入口，57底板，58氣液流出區(qū)，59液體沉降區(qū)；10法蘭，20法蘭，50法蘭；15催化劑入口 ； L液體，W水，G氣體，S蒸汽，C催化劑；104高溫催化劑，304冷卻汽提后的催化劑；Φ I氣液分離器殼體內(nèi)徑，Φ 2轉(zhuǎn)向氣液分離器直徑，Φ 3內(nèi)筒直徑;16氣體出口。
[0028]以上符號說明是以再生器和向反應(yīng)器的循環(huán)催化劑為例，將對應(yīng)的“再生器”和“反應(yīng)”分別更換為“反應(yīng)器”和“再生”自然的適用于反應(yīng)器取熱和由反應(yīng)器向再生器的循環(huán)催化劑溫度控制。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，旨在幫助讀者理解本發(fā)明的特點(diǎn)和實(shí)質(zhì)，但附圖和【具體實(shí)施方式】內(nèi)容并不限制本發(fā)明的可實(shí)施范圍。
[0030]如圖1所示，本發(fā)明的組合催化劑冷卻器的示意圖，再生劑104從入口15進(jìn)入組合催化劑冷卻器，一部分進(jìn)入再生器取熱部分殼體11，與換熱管12接觸，熱量傳遞到換熱管12內(nèi)的冷卻介質(zhì)101，取走再生器的多于熱量;流化氣體101從分布器13進(jìn)入該換熱區(qū)，使催化劑流化，控制該流化氣體的數(shù)量，可以改變換熱系數(shù)，從而改變再生器的取熱量;來自15的催化劑一部分進(jìn)入反應(yīng)循環(huán)再生劑降溫部分殼體21內(nèi)，與換熱管22接觸，熱量傳遞到換熱管22內(nèi)的冷卻介質(zhì)201，取走再生器的多于熱量，使反應(yīng)循環(huán)再生劑冷卻到反應(yīng)器要求的溫度，對流化床甲醇制烯烴或芳烴，反應(yīng)循環(huán)再生劑數(shù)量由反應(yīng)器內(nèi)的待生劑含碳量決定，反應(yīng)循環(huán)再生劑降溫部分的取熱負(fù)荷有明確的要求，不能任意調(diào)整，靠設(shè)計(jì)好換熱管22的換熱面積和201的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)該部分再生劑溫度的控制;冷卻后的反應(yīng)循環(huán)再生劑從出口 24進(jìn)入汽提部分3的殼體31內(nèi)，向下流動(dòng)，與從分布器33進(jìn)入的蒸汽混合置換出攜帶的氣體后從34流出，進(jìn)入反應(yīng)器;再生器取熱部分I的流化氣體、反應(yīng)再生劑冷卻部分2的流化氣體、汽提部分3的蒸汽、置換出的再生劑攜帶的氣體在組合催化劑取熱器頂部從氣體出口 16流出，或從入口 15返回再生器;冷卻介質(zhì)102、202進(jìn)入17和27，從換熱管12、22加熱后的物流103、203從18和28流出。
[0031]圖2為再生器取熱部分I和反應(yīng)循環(huán)再生劑降溫部分2的橫截面布置圖。圖中反應(yīng)循環(huán)再生劑降溫部分設(shè)置在再生器取熱部分的內(nèi)部的中心區(qū)。
[0032]圖3中反應(yīng)循環(huán)再生劑降溫部分設(shè)置在再生器取熱部分的下方，用出口14聯(lián)通，催化劑從14進(jìn)入2內(nèi)。
[0033]圖4中是一種反應(yīng)循環(huán)再生劑降溫部分設(shè)置在汽提部分下方的布置，此時(shí)循環(huán)再生劑降溫部分和汽提部分都用蒸汽301作為流化介質(zhì)。
[0034]圖5中的設(shè)計(jì)同時(shí)設(shè)置頂部氣液分離器5;氣液分離器5和11用法蘭50連接，氣液分離器5和I之間用底板或底封頭51A分開;換熱管12、22連接在51A上，冷卻介質(zhì)進(jìn)入管14、24用固定板57固定;液體從56進(jìn)入氣液分離器，然后分別從17和27進(jìn)入換熱管12和22內(nèi)，被加熱并部分氣化后從51和52之間的環(huán)隙58向上流動(dòng)，在轉(zhuǎn)向分離器53內(nèi)經(jīng)180°轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)氣液分離;氣體在沉降區(qū)59內(nèi)進(jìn)一步分離出液體，在頂部經(jīng)過聚結(jié)分離器54進(jìn)行再次分離，從55流出。
[0035]圖6中的設(shè)計(jì)中，再生器取熱部分I在內(nèi)部，循環(huán)再生劑降溫部分2在外部;冷卻介質(zhì)使用水W，產(chǎn)生飽和蒸汽S。
[0036]圖7為汽提構(gòu)件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]實(shí)施例1
某180萬噸/年甲醇進(jìn)料的制乙烯裝置，再生器需要的取熱負(fù)荷17MW，反應(yīng)循環(huán)催化劑80T/h;再生溫度660°C，反應(yīng)溫度495°C，冷卻介質(zhì)使用190°C的水，產(chǎn)4.0MPa飽和蒸汽。本發(fā)明的組合再生劑取熱器如下:
殼體11內(nèi)徑2200mm;高度9000mm，催化劑入口內(nèi)徑1200mm，換熱管采用內(nèi)外管形式，進(jìn)水管17和27設(shè)在換熱管12和22內(nèi)部;換熱管12和22采用Φ 114規(guī)格的鍋爐管，進(jìn)水管采用Φ68的鍋爐管，再生劑取熱部分換熱管12面積70m2，反應(yīng)循環(huán)再生劑降溫部分換熱管22面積15m；反應(yīng)循環(huán)再生劑降溫部分殼體21內(nèi)徑100mm ；汽提部分殼體31內(nèi)徑100mm，出口 304內(nèi)徑300mm，汽提構(gòu)件32采用格柵，格柵共三層，每層高度400mm，格柵板傾角45°，格柵板間距80mm;再生器取熱部分流化介質(zhì)101為空氣，用量按表觀流速0.45m/s確定;反應(yīng)循環(huán)再生劑降溫區(qū)流化介質(zhì)201為氮?dú)猓昧堪幢碛^流速0.2 m/s確定，汽提蒸汽301為200kg/h;進(jìn)水102和202為700T/h;分布器13壓降按16KPa設(shè)計(jì)，分布器23壓降按20KPa設(shè)計(jì)，分布器33壓降按25KPa設(shè)計(jì)。
[0038]實(shí)施例2
條件與實(shí)施例1相同。外取熱器采用含汽水分離結(jié)構(gòu)
水汽分離器殼體51內(nèi)徑ΦI為2200mm，總高度4500mm，內(nèi)筒52直徑Φ3為2100mm，轉(zhuǎn)向分離器53內(nèi)徑Φ 2為1900mm;轉(zhuǎn)向分離器53至聚結(jié)器55距離2000mm，5IA米用球形封頭形式，進(jìn)水管固定底板58距51A與殼體51連接處1000mm;其他部分與實(shí)施例1相同。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種催化劑取熱器，由再生器或反應(yīng)器取熱部分，反應(yīng)或再生循環(huán)催化劑降溫部分，反應(yīng)或再生循環(huán)催化劑汽提器部分和向反應(yīng)器的催化劑輸送管組成;再生器或反應(yīng)器取熱部分由連接再生器或反應(yīng)器的催化劑交換口、殼體、換熱管、流化氣體分布器構(gòu)成;反應(yīng)或再生循環(huán)催化劑降溫部分由殼體、換熱管、流化氣體分布器組成;反應(yīng)或再生循環(huán)催化劑劑汽提器由殼體、汽提內(nèi)件、蒸汽分布器組成;幾部分形成一體。2.如權(quán)利要求1所述催化劑取熱器，其特征還在于，反應(yīng)或再生循環(huán)催化劑降溫部分設(shè)置在再生器或反應(yīng)器取熱部分的殼體內(nèi)，與再生器或反應(yīng)器取熱部分并列；用反應(yīng)或再生循環(huán)催化劑降溫部分殼體隔離，使進(jìn)入反應(yīng)或再生催化劑降溫部分的催化劑不與再生器或反應(yīng)器取熱部分內(nèi)的催化劑接觸。3.如權(quán)利要求1所述催化劑取熱器，其特征還在于，反應(yīng)或再生催化劑汽提器直接設(shè)置在反應(yīng)或再生循環(huán)催化劑降溫部分下方，并且在反應(yīng)或再生循環(huán)催化劑降溫部分流化氣體分布器下方;兩者殼體直接連接，內(nèi)部催化劑直接連通;汽提蒸汽分布器設(shè)置汽提內(nèi)構(gòu)件下方;反應(yīng)或再生循環(huán)催化劑汽提器出口與向反應(yīng)器或再生器輸送催化劑的管連通;汽提器內(nèi)構(gòu)件設(shè)在再生器或反應(yīng)器取熱部分殼體內(nèi)或殼體外或部分在內(nèi)部分在外，根據(jù)具體安裝條件調(diào)整。4.如權(quán)利要求1所述催化劑取熱器，其特征還在于，反應(yīng)或再生循環(huán)催化劑降溫部分設(shè)置在再生器或反應(yīng)器取熱部分下方反應(yīng)或再生循環(huán)催化劑汽提器之間的位置，形成上下串聯(lián)布置。5.如權(quán)利要求1所述催化劑取熱器，其特征還在于，反應(yīng)或再生循環(huán)催化劑降溫部分設(shè)置在反應(yīng)或再生循環(huán)催化劑汽提器下方;兩部分全部用蒸汽流化。6.如權(quán)利要求1所述催化劑取熱器，其特征還在于，再生器或反應(yīng)器取熱器頂部設(shè)置水汽分離器，兩者用法蘭連接，之間用水汽分離器底板或封頭隔開，再生器或反應(yīng)器取熱部分和反應(yīng)或再生循環(huán)催化劑降溫部分的換熱管均直接焊接在汽水分離器底板或底封頭上;水汽分離器自下而上分成液相區(qū)，液滴沉降區(qū)，聚結(jié)區(qū)，水先口，蒸汽出口；液相區(qū)和沉降區(qū)下部設(shè)置內(nèi)筒；內(nèi)筒上方設(shè)置轉(zhuǎn)向氣液分離器。
【文檔編號】B01J38/00GK105879925SQ201610299429
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月9日
【發(fā)明人】石寶珍
【申請人】石寶珍