一種用于將甲醇或二甲醚轉化為丙烯的反應器和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于將甲醇或二甲醚轉化為丙烯的移動徑向床反應器，和包括該移動徑向床反應器將甲醇或二甲醚原料轉化為丙烯的裝置。
【背景技術】
[0002]丙烯是最重要的基本有機原料之一，主要用于生產(chǎn)聚丙烯、丙烯腈、環(huán)氧丙烷、異丙苯、丁辛醇等化工產(chǎn)品。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，對丙烯及其下游產(chǎn)品的需求呈大幅增長趨勢，國內的丙烯短缺問題日益突出。
[0003]目前丙烯主要以石油為原料，由催化裂化裝置生產(chǎn)或通過對裂化和其它精煉過程得到的產(chǎn)物進行分餾得到。由于石油是不可再生資源，且石油的價格近年來不斷上漲，使得丙烯的生產(chǎn)成本也不斷增加。但是丙烯的獲得途徑還可以通過以煤或天然氣為原料制甲醇，再由甲醇制得。而我國煤炭資源儲量豐富，利用煤炭資源制取丙烯對于我國發(fā)展丙烯及下游產(chǎn)品有著重要的意義。進一步從戰(zhàn)略角度考慮，采用甲醇制丙烯(MTP)工藝技術，還具有拓寬原料渠道，調整丙烯原料結構，減少對石油資源的依賴并降低價格風險的優(yōu)勢。
[0004]甲醇制丙烯技術是一種非石油資源生產(chǎn)丙烯的工藝，由甲醇轉化為以丙烯為主要產(chǎn)品的技術，具有重大的應用前景。目前世界上比較成熟的MTP技術國外主要有德國Lurgi公司的固定床MTP技術、U0P公司的流化床技術。國內主要有中科院大連化物所和清華大學開發(fā)的流化床MTP工藝、上海石化院開發(fā)的固定床SMTP工藝等。
[0005]EP0448000B1和CN1431982A公開了 Lurgi公司固定床甲醇制丙烯的工藝及催化劑。該催化劑是一種改性的ZSM-5分子篩催化劑，采用單級與多級絕熱固定床反應器，在適當?shù)姆磻獥l件下，具有較高的丙烯收率，同時副產(chǎn)少量乙烯、汽油和液化氣。由于MTP過程中催化劑會由于積炭緩慢失活，因此固定床中催化劑需要進行原位間歇再生，因此通常采用設置多個固定床反應器及備用反應器進行切換，且反應器內催化劑床層多、分布器結構復雜。這種工藝不僅對反應器設備的制造要求較高，也帶來了操作復雜、控制難度大的問題。
[0006]流化床甲醇制乙烯/丙烯技術最初由U0P公司開發(fā)成功，目前國內也有大連化物所、清華大學從事改進工藝的開發(fā)。流化床甲醇生產(chǎn)低碳烯烴技術主要采用SAP0-34催化劑，對乙烯有較高的選擇性，但對丙烯的選擇性則相對較低。US7332134披露了一種由甲醇或二甲醚生產(chǎn)丙烯的方法，主要解決固定床反應器存在的頻繁切換再生而引起反應條件波動頻繁、操作不穩(wěn)定的問題。該發(fā)明采用一種流化床反應器，原料與稀釋劑從反應器底部進入，與催化劑接觸后反應器頂部的氣相產(chǎn)物經(jīng)分離得到丙烯。反應熱由換熱器取出，失活的催化劑進入再生氣連續(xù)再生。該專利采用的流化床反應器雖然解決了 MTP過程中的放熱問題，但由于MTP過程中催化劑的積炭速率遠低于ΜΤ0(甲醇制烯烴)過程的積炭速率，因此在MTP過程中使用流化床工藝不僅會損失催化劑的活性，而且催化劑的頻繁再生也會造成催化劑的損失及產(chǎn)品中帶有催化劑粉塵的問題。
[0007]此外移動徑向床反應器也在受到重視。移動徑向床反應器具有催化劑床層壓降小、催化劑利用效率高、反應穩(wěn)定性好的優(yōu)點，而且移動徑向床反應器更具有催化劑可以動態(tài)更換、可長周期運行的優(yōu)勢。與固定床反應器相比，其可以在不影響生產(chǎn)的情況下，對催化劑進行離線再生，從而無需備用反應器，避免了固定床反應器的頻繁切換；與流化床相比，其具有催化劑卸出速率可調的優(yōu)勢，因此移動徑向床反應器在MTP過程中有良好的應用前景。
[0008]US7663012和CN1803738A公開了一種移動徑向床甲醇制丙烯技術，通過采用雙功能的分子篩催化劑，利用移動徑向床反應器技術代替現(xiàn)有的固定床技術。通過控制催化劑生產(chǎn)循環(huán)時間，可將催化劑的活性始終保持在一個較高的水平，從而保持較高的丙烯產(chǎn)率。然而移動床反應器本身撤熱能力較弱，溫度控制困難，而MTP反應為強放熱反應，如果反應器內熱量不能及時移除，將導致反應溫度迅速升高、丙烯選擇性降低，嚴重時還將導致安全事故。
[0009]為解決徑向床MTP工藝的取熱問題，CN102276408A披露了一種具有取熱設備的徑向固定床反應器，其取熱設備是在反應器內裝有環(huán)形排列的列管式取熱器或盤管式取熱器，管內為需要加熱的原料甲醇或二甲醚，管外為MTP催化劑。這種方法雖然在一定程度上解決了徑向床反應器的取熱問題，但必然會造成反應器設計、制造及安裝的復雜性，也不利于裝置的平穩(wěn)操作。
[0010]CN101830769A公開了一種利用移動床技術將甲醇轉化為丙烯方法，通過建立甲醇反應區(qū)、第一反應區(qū)、第二反應區(qū)等主要反應區(qū)，催化劑反應積炭后經(jīng)再生循環(huán)回反應區(qū)，以此提高丙烯選擇性。同時，在移動床內和/或各移動床反應器之間設置換熱裝置以撤除反應熱，當放熱量過大時，可在移動床反應器間增設冷激裝置以移除多余的反應熱。
[0011]CN102276407A公開了另一種用于甲醇制丙烯工藝的多級移動床反應器溫度控制方法，具體為:將進料物流分成兩股，一股作為多級移動床反應器的直接進料，另一股再細分為多股，分別作為多級移動床反應器溫度控制的進料。通過這種方法，可有效利用反應熱，穩(wěn)定多級移動床反應器內的溫度，最終實現(xiàn)提高丙烯收率的目的。
[0012]按照以上專利披露的移動徑向床進行甲醇制丙烯的方法，雖然解決了固定床工藝反應器頻繁切換及反應熱撤除的問題，但仍無法完全解決MTP工藝中由于裂化催化劑中毒造成的反應活性降低甚至催化劑快速失活的問題。在目前的MTP工藝中，為了中和反應中產(chǎn)生的酸對設備的腐蝕，需要在激冷水中加入一定量的堿液。這些堿液脫除了反應產(chǎn)物中的微量酸，但同時引入了鉀、鈉等離子。帶有鉀、鈉離子的激冷水作為工藝水進入工藝蒸汽塔蒸發(fā)后，作為稀釋劑從MTP反應器頂部進入反應器。激冷水中的鉀、鈉等離子會被工藝蒸汽少量夾帶進入反應器，從而引起催化劑嚴重中毒。
[0013]為解決鉀、鈉等雜質離子引起的催化劑快速失活的問題，CN202277825U公開了一種甲醇制丙烯的固定床反應器。在該反應器內設有六層催化劑床層，并且在第一層催化劑床層上設置有瓷球層及吸附劑層，以降低工藝蒸汽中鉀和鈉離子的含量。吸附劑顆粒為球型，直徑為9-llmm，吸附劑層厚度為90_110臟。該方法雖然在一定程度上能夠解決催化劑鉀、鈉離子中毒的問題，但由于受反應器壓降限制，吸附劑床層較薄，吸附容量有限，不能保證催化劑的長周期穩(wěn)定運行。當采用移動徑向床作為MTP反應器時，由于徑向床反應器中僅有一層環(huán)形的催化劑床層，床層厚度較薄，更容易出現(xiàn)催化劑中毒失活而造成甲醇轉化率迅速降低的問題。
[0014]綜上所述，現(xiàn)有移動徑向床MTP技術雖然在一定程度上解決了固定床工藝的不足，但仍存在催化劑易中毒的問題，特別是移動徑向床反應器中催化劑床層較薄，更容易因為催化劑中毒而出現(xiàn)甲醇轉化率迅速降低的情況。
【實用新型內容】
[0015]本實用新型的目的是為了克服移動徑向床反應器中催化劑中毒的問