一種組合換熱式多殼程的甲醇制烯烴固定床生產(chǎn)設(shè)備及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】一種組合換熱式多殼程的甲醇制烯烴固定床生產(chǎn)設(shè)備及其生產(chǎn)方法，屬于烯烴生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，解決了現(xiàn)有固定床反應(yīng)器反應(yīng)設(shè)備復(fù)雜，難于控制反應(yīng)移熱的技術(shù)問題，本發(fā)明首先提出了一種組合換熱式多殼程的甲醇制烯烴固定床生產(chǎn)設(shè)備，包括主反應(yīng)器，主反應(yīng)器的上管板和下管板之間安裝有隔板，將由上管板、下管板和反應(yīng)器本體圍成的腔體分隔成二至十個(gè)互不相通的換熱殼程，包括第一換熱殼程和其余換熱殼程，列管貫穿隔板；每個(gè)換熱殼程的反應(yīng)器本體上均設(shè)置有冷卻介質(zhì)進(jìn)出口。本發(fā)明還提供了采用上述設(shè)備來生產(chǎn)烯烴的方法。本發(fā)明通過組合式高效換熱可以降低原料氣中水蒸氣配比、原料氣加熱爐負(fù)荷。
【專利說明】一種組合換熱式多殼程的甲醇制烯烴固定床生產(chǎn)設(shè)備及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及由甲醇或二甲醚生產(chǎn)丙烯、及其C4烯烴和汽油的【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種非絕熱的、可控溫度式固定床反應(yīng)器甲醇制丙烯等烯烴的生產(chǎn)方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]乙烯、丙烯是一種需求量很大的基本有機(jī)化工原料，主要來源于石油加工過程。隨著石油資源的日益匱乏，發(fā)展由煤或天然氣等非石油資源生產(chǎn)丙烯的技術(shù)越來越引起國內(nèi)外的重視。煤或天然氣制合成氣，再由合成氣制備甲醇或二甲醚是成熟的工藝技術(shù)。因此從甲醇或二甲醚制備乙烯、丙烯是煤制烯烴的關(guān)鍵技術(shù)。
[0003]從甲醇或二甲醚制丙烯的工藝主要分為2類，即以烯烴(乙烯、丙烯)為主的流化床MTO工藝，和以丙烯為目的產(chǎn)物的固定床MTP工藝。MTP為甲醇制丙烯工藝，主產(chǎn)物為丙烯，副產(chǎn)乙烯、丁烯、及汽油等，MTO為甲醇制烯烴工藝，主產(chǎn)物為乙烯和丙烯，副產(chǎn)丁烯，基本沒有汽油。前者以UOP/Hydro、Exxon-Mobil的MTO工藝為代表。MTO工藝以SAP0-34分子篩為催化劑，反應(yīng)主產(chǎn)物為乙烯、丙烯等低碳烯烴。通過控制操作溫度、及催化劑的配方等，總烯烴收率可確保80wt%以上，其中乙烯與丙烯的碳基收率比例為1.4^0.7。
[0004]MTP 工藝以 Lurgi 為代表(EP448000, DE1020050159232, W02006136433/CN101208281A，W0192190)，甲醇預(yù)反應(yīng)器(固定床)與MTP反應(yīng)器(多級(jí)絕熱式固定床)串聯(lián)操作。甲醇在預(yù)反應(yīng)器中在25(T320°C操作溫度下部分脫水，得到二甲醚、甲醇和水的混合蒸汽，然后再與/ 或循環(huán)烴混合進(jìn)入MTP主反應(yīng)器(ZSM-5沸石分子篩催化劑)，在45(T500°C下反應(yīng)得到丙烯為主的烯烴、燃料氣、及汽油等。Lurgi MTP工藝通過原料急冷或列管融鹽來控制反應(yīng)溫度。
[0005]甲醇或二甲醚等含氧化合物脫水制丙烯是強(qiáng)放熱反應(yīng)。MTO流化床工藝有很好的傳熱性能，反應(yīng)溫度易于控制。但MTO工藝以低碳烯烴為目的產(chǎn)物，若主產(chǎn)丙烯，需將一次MTO流化床反應(yīng)器的C4以上烯烴及Cf C2烯烴循環(huán)至MTO下游的裂解反應(yīng)器(CN1962573A)，以提高丙烯收率；或者將Cf C2烯烴大量循環(huán)至MTO反應(yīng)器、以及C4以上烯烴循環(huán)至裂解反應(yīng)器(CN101177374A)，來提高丙烯收率。上述工藝的能耗及催化劑磨損因大量烯烴循環(huán)而大大增加。上述系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)備投資及運(yùn)行成本也遠(yuǎn)高于Lurgi固定床反應(yīng)器。
[0006]為提高丙烯收率，Lurgi專利(W02006136433/CN101208281A)同樣將 C2 及 C4 以上烯烴循環(huán)至多級(jí)薄層ZSM-5MTP主反應(yīng)器，使系統(tǒng)的丙烯/乙烯比提高至10-20，二者總產(chǎn)率達(dá)到73.2% (《煤化工》，2005，1172，Ρ6~7)。因其主絕熱固定床反應(yīng)器中ZSM-5沸石催化劑結(jié)碳嚴(yán)重，導(dǎo)致連續(xù)反應(yīng)400-700小時(shí)后需用空氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w再生。需要說明的是，對于多級(jí)絕熱薄層反應(yīng)器，通過原料急冷來調(diào)節(jié)進(jìn)口溫度及控制床層絕熱溫升有一定的局限性，這是因?yàn)榧崩湓显诟骷?jí)進(jìn)口的分配存在相當(dāng)?shù)南嗷ジ蓴_，很難保證穩(wěn)定操作。[0007]歐洲專利DE19723363公開了一種采用列管式固定床反應(yīng)器的甲醇制丙烯工藝，反應(yīng)器內(nèi)采用融鹽間接撤熱,對高溫下設(shè)備的材質(zhì)要求高,且工藝較復(fù)雜,運(yùn)行成本高。
[0008]另外，UOP公開了移動(dòng)床制丙烯(USP7，663，012，USP7, 414，167)技術(shù)，該技術(shù)僅適用于積碳速度較快但并不迅速的催化劑，移動(dòng)床反應(yīng)器對催化劑的要求相對較高，且系統(tǒng)比較復(fù)雜。
[0009]專利W00192190A1公開了一種三個(gè)反應(yīng)器串聯(lián)的甲醇制丙烯工藝，反應(yīng)器為軸向絕熱反應(yīng)器，每級(jí)反應(yīng)器之間設(shè)有換熱設(shè)備，控制每級(jí)反應(yīng)器的絕熱溫升在30-ιοο?之間。由于采用了多段反應(yīng)器的組合，反應(yīng)器投資較大，此外，這種反應(yīng)器組合未集成MTP主反應(yīng)器進(jìn)口原料的預(yù)熱要求。
[0010]Lurgi專利DE10233975A1公開了一種立式多級(jí)固定床反應(yīng)器，級(jí)間設(shè)有換熱器移除反應(yīng)熱，同時(shí)催化劑床層設(shè)有預(yù)反應(yīng)器出口物料急冷，來控制每級(jí)反應(yīng)器的絕熱溫升。該組合反應(yīng)器移熱效果好，反應(yīng)器之間設(shè)置換熱器增加了設(shè)備投資，而預(yù)反物料作級(jí)間急冷也存在調(diào)節(jié)干擾問題。此外，這一方案也未集成預(yù)反出口物料到MTP主反應(yīng)器進(jìn)口的預(yù)熱要求。
[0011]中國專利CNlO 1876618A公開了一種以含氧化合物(甲醇/ 二甲醚)生產(chǎn)丙烯的臥式固定床反應(yīng)器，反應(yīng)器由多孔隔板隔成橫向排列的相互分割的反應(yīng)區(qū)和冷卻區(qū)，冷卻區(qū)設(shè)置急冷液噴嘴。該反應(yīng)器采用急冷液冷卻可較好地控制每一反應(yīng)區(qū)的溫升，但因?yàn)榧崩湟簷M向流過冷卻區(qū)簿層，存在急冷液在其中的均勻分布問題。此外，這種反應(yīng)器布置方式同樣未集成預(yù)反出口物料 到MTP主反應(yīng)器的預(yù)熱要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為解決現(xiàn)有固定床反應(yīng)器采用原料急冷或列管融鹽來控制反應(yīng)溫度，造成反應(yīng)設(shè)備復(fù)雜，難于控制反應(yīng)移熱的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種組合換熱式多殼程的甲醇制烯烴固定床生產(chǎn)設(shè)備，其技術(shù)方案如下:
[0013]一種組合換熱式多殼程的甲醇制烯烴固定床生產(chǎn)設(shè)備，包括一級(jí)或一級(jí)以上串接連接的主反應(yīng)器，主反應(yīng)器包括反應(yīng)器殼體，反應(yīng)器殼體由頂部的上封頭、底部的下封頭和位于上封頭與下封頭之間的呈圓筒狀的反應(yīng)器本體構(gòu)成，上封頭上設(shè)置有反應(yīng)氣體進(jìn)口，下封頭上設(shè)置有反應(yīng)氣體出口，上封頭下方設(shè)置有上管板，下封頭上方設(shè)置有下管板，上管板和下管板之間安裝有沿豎直方向延伸的若干根相互平行的列管，列管中填充有催化劑；
[0014]所述上管板和下管板之間安裝有一塊以上沿水平方向延伸的隔板，將由上管板、下管板和反應(yīng)器本體圍成的腔體沿豎直方向分隔成二至十個(gè)互不相通的換熱殼程，包括位于頂部的由上管板與相鄰的的隔板之間的腔體構(gòu)成的第一換熱殼程，第一換熱殼程以下的各個(gè)換熱殼程為其余換熱殼程，其余換熱殼程包括由各相鄰的隔板之間的腔體構(gòu)成的換熱殼程，以及由下管板與相鄰的隔板之間的腔體構(gòu)成的換熱殼程，所述隔板邊緣與反應(yīng)器本體密封連接，所述列管貫穿隔板；
[0015]每個(gè)換熱殼程的反應(yīng)器本體上均設(shè)置有冷卻介質(zhì)進(jìn)口和冷卻介質(zhì)出口 ；
[0016]所述一級(jí)以上串接連接的主反應(yīng)器是指將上一級(jí)的主反應(yīng)器的反應(yīng)氣體出口通過管線與下一級(jí)的主反應(yīng)器的反應(yīng)氣體進(jìn)口連接。
[0017]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案:[0018]所述其余換熱殼程上的冷卻介質(zhì)出口通過管線依次與加熱爐和反應(yīng)氣體進(jìn)口連接；
[0019]所述其余換熱殼程上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口通過管線與預(yù)反應(yīng)器的出口連接，預(yù)反應(yīng)器為絕熱反應(yīng)器，包括反應(yīng)器筒體，在反應(yīng)器筒體內(nèi)裝填有固體催化劑氧化鋁；所述第一換熱殼程上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口通過管線與汽包及熱水循環(huán)泵系統(tǒng)的出口連接；
[0020]所述預(yù)反應(yīng)器的出口還與水蒸氣進(jìn)料管線連接；
[0021]所述預(yù)反應(yīng)器的進(jìn)口與原料進(jìn)料管線連接，原料進(jìn)料管線上設(shè)置有加熱器。
[0022]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案:
[0023]所述主反應(yīng)器的反應(yīng)氣體出口通過管線與第一換熱器上的殼程介質(zhì)進(jìn)口連接；
[0024]所述預(yù)反應(yīng)器的出口與第一換熱器上的管程介質(zhì)進(jìn)口連接，第一換熱器的管程介質(zhì)出口經(jīng)管線與其余換熱殼程上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口連接。
[0025]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案:
[0026]所述水蒸氣進(jìn)料管線安裝在第二換熱器的管程介質(zhì)進(jìn)口和管程介質(zhì)出口上；
[0027]所述第一換熱器上的殼程介質(zhì)出口與第二換熱器上的殼程介質(zhì)進(jìn)口連接。
[0028]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案:
[0029]所述原料進(jìn)料管線安裝在第三換熱器上的管程介質(zhì)進(jìn)口和管程介質(zhì)出口上；
[0030]所述第二換熱器的殼程介質(zhì)出口與第三換熱器的殼程介質(zhì)進(jìn)口連接。
[0031]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案:
[0032]所述列管中填充的催化劑為ZSM-分子篩；
[0033]所述冷卻介質(zhì)進(jìn)口和冷卻介質(zhì)出口均為管箱接口或管嘴，每個(gè)換熱殼程內(nèi)的管嘴之間連接有導(dǎo)流筒。
[0034]本發(fā)明還提供了采用上述組合換熱式多殼程的甲醇制烯烴固定床生產(chǎn)設(shè)備來生產(chǎn)烯烴的方法，包括以下步驟:
[0035]將甲醇在20(T400°C的溫度下部分脫水反應(yīng)，得到甲醇、二甲醚和水蒸氣的混合體系;
[0036]然后在混合體系中通入水蒸氣，使甲醇、二甲醚和水蒸氣的重量配比為1:0.5?1:2，配制得到原料氣體，將原料氣體以5?20m/s的殼程主軸縱向截面表觀速度通入主反應(yīng)器的其余換熱殼程，使其升溫至41(T430°C，再通過加熱爐，升溫至所需反應(yīng)溫度42(T480°C后，再經(jīng)反應(yīng)氣體進(jìn)口通入主反應(yīng)器中；在第一換熱殼程中通入22(T280°C的高溫飽和鍋爐水進(jìn)行撤熱，將撤熱后形成的高溫高壓水蒸氣用于配制下一個(gè)工作循環(huán)的原料氣體；所述主反應(yīng)器的列管中填充的催化劑為ZSM-5分子篩；
[0037]經(jīng)過2?20秒反應(yīng)后，從反應(yīng)氣體出口處得到烯烴產(chǎn)物，完成一個(gè)工作循環(huán)。
[0038]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案:
[0039]所述將甲醇在20(T400°C操作溫度下脫水反應(yīng)的過程在預(yù)反應(yīng)器中完成；
[0040]所述其余換熱殼程上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口通過管線與預(yù)反應(yīng)器的出口連接，預(yù)反應(yīng)器為絕熱反應(yīng)器，包括反應(yīng)器筒體，在反應(yīng)器筒體內(nèi)裝填有固體催化劑氧化鋁；所述第一換熱殼程上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口通過管線與汽包及熱水循環(huán)泵系統(tǒng)的出口連接；
[0041]所述預(yù)反應(yīng)器的出口還與水蒸氣進(jìn)料管線連接；
[0042]所述預(yù)反應(yīng)器的進(jìn)口與原料進(jìn)料管線連接，原料進(jìn)料管線上設(shè)置有加熱器；[0043]所述其余換熱殼程的冷卻介質(zhì)出口通過管線依次與加熱爐和反應(yīng)氣體進(jìn)口連接，撤熱后形成的原料氣體送經(jīng)加熱爐加熱到41(T430°C，作為原料氣體通入主反應(yīng)器的反應(yīng)氣體進(jìn)口中；
[0044]第一換熱殼程中通入22(T280°C的高溫飽和鍋爐水由高壓熱水泵從汽包中泵入，撤熱后形成的含蒸汽的高溫飽和鍋爐水通過鍋爐汽包形成高溫高壓飽和蒸汽，用于配制下一個(gè)工作循環(huán)的原料氣體。
[0045]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案:
[0046]所述主反應(yīng)器的反應(yīng)氣體出口通過管線與第一換熱器上的殼程介質(zhì)進(jìn)口連接；
[0047]所述預(yù)反應(yīng)器的出口與第一換熱器上的管程介質(zhì)進(jìn)口連接，第一換熱器的管程介質(zhì)出口經(jīng)管線與其余換熱殼程上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口連接；
[0048]用第一換熱器上的外殼體中的烯烴產(chǎn)物的余熱對第一換熱器上的內(nèi)管中的預(yù)反應(yīng)器的出口物料進(jìn)行預(yù)熱，使其溫度上升接近主反應(yīng)器的反應(yīng)氣體進(jìn)口所需的溫度；
[0049]所述水蒸氣進(jìn)料管線安裝在第二換熱器的管程介質(zhì)進(jìn)口和管程介質(zhì)出口上；
[0050]所述第一換熱器上的殼程介質(zhì)出口與第二換熱器上的殼程介質(zhì)進(jìn)口連接；
[0051]第二換熱器用于對在混合體系中通入的水蒸氣進(jìn)行加熱，使其溫度接近預(yù)反應(yīng)器的出口的氣體的溫度；
[0052]所述原料進(jìn)料管線安裝在第三換熱器上的管程介質(zhì)進(jìn)口和管程介質(zhì)出口上；
[0053]所述第二換熱器的殼程介質(zhì)出口與第三換熱器的殼程介質(zhì)進(jìn)口連接；
[0054]第三換熱器用于預(yù)熱或汽化甲醇進(jìn)料。
[0055]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案:
[0056]所述上管板和下管板之間安裝有一至五塊以上沿水平方向延伸的隔板，將由上管板、下管板和反應(yīng)器本體圍成的腔體沿豎直方向分隔成二至六個(gè)互不相通的換熱殼程；
[0057]所述冷卻介質(zhì)進(jìn)口和冷卻介質(zhì)出口均為管箱接口或均為管嘴，每個(gè)換熱殼程內(nèi)的管嘴之間連接有導(dǎo)流筒；通過管箱接口與管箱連通，將高溫飽和鍋爐水或原料氣通過管箱單程通過各自殼程，或者將高溫飽和鍋爐水或原料氣由單個(gè)管嘴進(jìn)入各自殼程，經(jīng)導(dǎo)流筒后，與列管內(nèi)高溫反應(yīng)氣體進(jìn)行間接逆流換熱；
[0058]所述原料氣體通過殼程主軸縱向截面的表觀速度為5?20m/s。
[0059]本發(fā)明中的每個(gè)殼程的長度根據(jù)列管內(nèi)反應(yīng)情況定，列管的長度L等于原料氣通過列管的速度u乘以所需的時(shí)間t，即L=UgXt,在反應(yīng)器入口處，原料氣濃度高，反應(yīng)劇烈，反應(yīng)放熱速率快，此時(shí)殼程長度短，殼程內(nèi)需要通過高溫飽和鍋爐水，來撤除列管內(nèi)的反應(yīng)熱。在列管內(nèi)反應(yīng)較緩時(shí)，殼程長度可以加大，殼程內(nèi)可以通過原料氣撤除反應(yīng)熱。
[0060]本發(fā)明中的反應(yīng)氣體在預(yù)反應(yīng)器中的化學(xué)反應(yīng)方程式如下:
[0061]2ME0H (甲醇)=DME (二甲醚)+H20;
[0062]本發(fā)明中的反應(yīng)氣體在主反應(yīng)器中的化學(xué)反應(yīng)方程式如下:
[0063]n MeOH=CnH2n+n H2O,其中n=5?9時(shí)，CnH2n可以是乙烯、丙烯、C4烯烴或汽油等。
[0064]本發(fā)明提供了一種集成主反應(yīng)原料預(yù)熱與MTP反應(yīng)放熱的組合換熱式多殼程列管固定床反應(yīng)器，列管內(nèi)裝填催化劑。但不同于普通的列管式固定床反應(yīng)器，本發(fā)明的列管固定床反應(yīng)器的殼程不均等地被分割成2?10個(gè)換熱殼程,優(yōu)選為2?6個(gè)。每個(gè)換熱殼程可以通反應(yīng)原料氣，一方面用于撤除列管內(nèi)的反應(yīng)放熱，另一方面用于預(yù)熱反應(yīng)進(jìn)料。預(yù)熱后的反應(yīng)進(jìn)料須/或通過燃燒爐等加熱系統(tǒng)，升溫至主反應(yīng)所需的進(jìn)口溫度。此外每個(gè)換熱殼程也可以通220?280°C高溫飽和水(優(yōu)選為250?260°C )，此時(shí)列管內(nèi)大量反應(yīng)放熱通過飽和水的汽化帶走。固定床催化反應(yīng)的熱生成速率為反應(yīng)速率與單位mole量的反應(yīng)放熱的乘積，因此列管中反應(yīng)速率極快的區(qū)域必然為放熱速率極快的區(qū)域，在此區(qū)域列管內(nèi)固定床易形成反應(yīng)熱點(diǎn)，造成反應(yīng)飛溫。對于列管式固定床反應(yīng)器，通常反應(yīng)熱點(diǎn)靠近反應(yīng)器進(jìn)口處，距離反應(yīng)器進(jìn)口 1/6?1/2管長。在此反應(yīng)熱點(diǎn)區(qū)域管束間的殼程宜通高溫飽和水，及時(shí)帶走大量反應(yīng)熱。在熱點(diǎn)區(qū)域外的殼程，反應(yīng)放熱較緩，可以通反應(yīng)原料氣體帶走列管內(nèi)固定床反應(yīng)放熱，同時(shí)原料氣體得以預(yù)熱，節(jié)約了原料氣體加熱爐的能耗。
[0065]不同于歐洲專利DE19723363復(fù)雜的融鹽間接撤熱系統(tǒng)，本發(fā)明的組合換熱式多殼程列管固定床反應(yīng)器僅采用易處理的高溫飽和水或原料氣換熱，整體結(jié)構(gòu)簡化。采用高溫飽和水可有效帶走反應(yīng)熱同時(shí)副產(chǎn)高壓蒸汽，從而可大幅降低原料氣中的熱沉淀劑，即水蒸氣的比例，因此這種進(jìn)料低水蒸氣配比的方法也是一種節(jié)能的方法。另外甲醇或二甲醚脫水制丙烯等烯烴的反應(yīng)采用ZSM-5分子篩催化劑，在反應(yīng)溫度下高水蒸氣含量容易造成分子篩骨架鋁流失，導(dǎo)致催化劑永久失活，因此，這種通過組合式換熱有效移除反應(yīng)放熱來降低進(jìn)料中水蒸氣配比的方法實(shí)際也有利于保護(hù)催化劑的活性。當(dāng)列管反應(yīng)器的殼程通待預(yù)熱原料氣體作為撤熱介質(zhì)時(shí)，一方面可有效利用反應(yīng)熱降低了原料氣加熱爐的負(fù)荷，另一方面對于反應(yīng)放熱速率較低的區(qū)域，若殼程仍采用高溫飽和水換熱，列管內(nèi)反應(yīng)放熱速率可能會(huì)低于殼程移熱速率，這樣會(huì)造成列管內(nèi)反應(yīng)溫度持續(xù)下降直至低于反應(yīng)設(shè)定溫度，而甲醇或二甲醚脫水制丙烯等烯烴的反應(yīng)產(chǎn)物對反應(yīng)溫度非常敏感，過低的反應(yīng)溫度不利于生成丙烯等所需產(chǎn)物，此時(shí)殼程采用原料氣體換熱恰好可避免此類問題，同時(shí)還集成了能量利用。其中待預(yù)熱原料來自預(yù)反應(yīng)器，即預(yù)反應(yīng)器出口物料首先通過與MTP主反應(yīng)器出口產(chǎn)物換熱，然后進(jìn)入列管式反應(yīng)器殼程，來撤除部分MTP反應(yīng)熱。反應(yīng)器之間的原料急冷或進(jìn)一步水冷卻作為補(bǔ)充手段，控制每級(jí)反應(yīng)器的進(jìn)口溫度。
[0066]本發(fā)明的組合換熱式多殼程列管固定床反應(yīng)器可以為單級(jí)，也可以為2?4級(jí)，優(yōu)選為I?2級(jí)。對于多級(jí)固定床反應(yīng)器，作為輔助的控溫方式，級(jí)間物料可進(jìn)一步通過原料急冷或其它冷卻介質(zhì)，如冷卻水換熱，來保證每級(jí)反應(yīng)器的進(jìn)口溫度。本發(fā)明提供了一種通過組合式高效換熱來降低原料氣中水蒸氣配比、原料氣加熱爐負(fù)荷、及延長催化劑壽命的方法。
[0067]本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)如下:
[0068]甲醇或二甲醚脫水制丙烯等烯烴的主反應(yīng)器為組合換熱式多殼程列管固定床反應(yīng)器，列管內(nèi)裝填分子篩催化劑，反應(yīng)器殼程被分割成不均等的多個(gè)殼程，殼程個(gè)數(shù)可為2?10個(gè)，優(yōu)選為2?6個(gè)。通過各個(gè)殼程的冷卻介質(zhì)可以為高溫飽和鍋爐水，也可以為預(yù)反應(yīng)器產(chǎn)物同時(shí)也是主反應(yīng)器原料。本發(fā)明通過組合式高效換熱可以降低原料氣中水蒸氣配比、原料氣加熱爐負(fù)荷、及延長催化劑壽命，并可通過控制列管內(nèi)反應(yīng)溫升來確保所需的烯烴產(chǎn)物分布；
[0069]高溫飽和鍋爐水的溫度為220?280°C，優(yōu)選為250?260°C ；
[0070]主反應(yīng)器原料氣來自甲醇脫水制二甲醚的預(yù)反應(yīng)器，并經(jīng)過與主反應(yīng)產(chǎn)物換熱升溫至340?360°C后再進(jìn)入主反應(yīng)器的各個(gè)殼程；
[0071]高溫飽和鍋爐水宜用于列管內(nèi)反應(yīng)很有可能形成熱點(diǎn)的區(qū)域，通常反應(yīng)熱點(diǎn)靠近反應(yīng)器進(jìn)口處，距離反應(yīng)器進(jìn)口 1/6?1/2管長。在此反應(yīng)熱點(diǎn)區(qū)域管束間的殼程通高溫飽和鍋爐水，及時(shí)帶走大量反應(yīng)熱；
[0072]主反應(yīng)器原料氣宜用于反應(yīng)放熱速率較緩的區(qū)域，在此區(qū)域列管外的反應(yīng)原料氣進(jìn)入各自殼程移除列管內(nèi)一部分反應(yīng)熱，同時(shí)原料氣自身進(jìn)一步升溫，由此可降低原料氣加熱爐的負(fù)荷10%?40%，優(yōu)選為15%?30% ；
[0073]本發(fā)明的組合換熱式多殼程列管反應(yīng)器及其方法可有效降低原料氣中的水蒸氣配比至0.1?0.8，優(yōu)選為0.1?0.3，更優(yōu)選為0.15?0.25。
[0074]冷卻介質(zhì)(高溫飽和鍋爐水或原料氣)可以通過一排管箱單程通過各自殼程，也可以由單個(gè)管嘴進(jìn)入各自殼程，在殼程內(nèi)設(shè)置導(dǎo)流筒，與列管內(nèi)高溫反應(yīng)氣體間接逆流換熱。
[0075]下面通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，這些方案僅僅是進(jìn)一步說明而不是限值權(quán)利要求書的范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0076]圖1為本發(fā)明甲醇或二甲醚脫水制丙烯等烯烴工藝流程示意圖；
[0077]圖2為圖1中甲醇或二甲醚脫水制丙烯等烯烴、組合換熱式多殼程列管反應(yīng)器布置示意圖，其中冷卻介質(zhì)通過管箱單程通過各個(gè)殼程；
[0078]圖3為圖1中甲醇或二甲醚脫水制丙烯等烯烴、組合換熱式多殼程列管反應(yīng)器布置示意圖，其中冷卻介質(zhì)通過管嘴進(jìn)入各個(gè)殼程；
[0079]圖4為本發(fā)明的組合換熱式多殼程列管固定床反應(yīng)器的操作曲線；
[0080]圖5為圖1中的主反應(yīng)器的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0081]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0082]一種組合換熱式多殼程的甲醇制烯烴固定床生產(chǎn)設(shè)備，如圖5所示，包括一級(jí)或一級(jí)以上串接連接的主反應(yīng)器11，主反應(yīng)器11包括反應(yīng)器殼體19，反應(yīng)器殼體19由頂部的上封頭20、底部的下封頭21和位于上封頭20與下封頭21之間的呈圓筒狀的反應(yīng)器本體22構(gòu)成，上封頭20上設(shè)置有反應(yīng)氣體進(jìn)口 23，下封頭21上設(shè)置有反應(yīng)氣體出口 24，上封頭20下方設(shè)置有上管板25,下封頭21上方設(shè)置有下管板26,上管板25和下管板26之間安裝有沿豎直方向延伸的若干根相互平行的列管12，列管12中填充有催化劑；
[0083]所述上管板25和下管板26之間安裝有一塊以上沿水平方向延伸的隔板27，將由上管板25、下管板26和反應(yīng)器本體22圍成的反應(yīng)器殼程沿豎直方向分隔成二至十個(gè)互不相通的換熱殼程，其中由上管板25及其相鄰的位于頂部的隔板27之間的腔體構(gòu)成第一換熱殼程13，由下管板26及其相鄰的位于底部的隔板27之間的腔體，以及各相鄰的隔板27
之間的腔體構(gòu)成其余換熱殼程28，其余換熱殼程28包括第二換熱殼程14，......第N換熱
殼程15，N=2?10，優(yōu)選N=2?6，所述隔板27邊緣與反應(yīng)器本體22密封連接，所述列管12貫穿隔板27 ；[0084]每個(gè)換熱殼程28的反應(yīng)器本體22上均設(shè)置有冷卻介質(zhì)進(jìn)口 29和冷卻介質(zhì)出口30 ；
[0085]所述一級(jí)以上串接連接的主反應(yīng)器11是指將上一級(jí)的主反應(yīng)器11的反應(yīng)氣體出口 24通過管線與下一級(jí)的主反應(yīng)器11的反應(yīng)氣體進(jìn)口 23連接。
[0086]如圖1所示，所述其余換熱殼程28的冷卻介質(zhì)出口 30通過管線依次與加熱爐7和反應(yīng)氣體進(jìn)口 23連接；
[0087]所述其余換熱殼程28上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口 29通過管線與預(yù)反應(yīng)器4的出口連接，預(yù)反應(yīng)器4為絕熱反應(yīng)器，包括反應(yīng)器筒體，在反應(yīng)器筒體內(nèi)裝填有固體催化劑氧化鋁；所述第一換熱殼程13上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口 29通過管線與汽包及熱水循環(huán)泵系統(tǒng)34的出口連接；
[0088]所述預(yù)反應(yīng)器4的出口還與水蒸氣進(jìn)料管線10連接；
[0089]所述預(yù)反應(yīng)器4的進(jìn)口與原料進(jìn)料管線I連接，原料進(jìn)料管線I上設(shè)置有加熱器3。
[0090]所述主反應(yīng)器11的反應(yīng)氣體出口 24通過管線與第一換熱器5上的殼程介質(zhì)進(jìn)口連接；
[0091]所述預(yù)反應(yīng)器4的出口與第一換熱器5的管程介質(zhì)進(jìn)口連接，第一換熱器5的管程介質(zhì)出口經(jīng)管線與其余換熱殼程28上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口 29連接。
[0092]所述水蒸氣進(jìn)料管線10安裝在第二換熱器9的管程介質(zhì)進(jìn)口和管程介質(zhì)出口上；
[0093]所述第一換熱器5上的殼程介質(zhì)出口與第二換熱器9上的殼程介質(zhì)進(jìn)口連接。
[0094]所述原料進(jìn)料管線I安裝在第三換熱器2上的管程介質(zhì)進(jìn)口和管程介質(zhì)出口上；
[0095]所述第二換熱器9的殼程介質(zhì)出口與第三換熱器2的殼程介質(zhì)進(jìn)口連接。
[0096]所述列管12中填充的催化劑為ZSM-5分子篩；
[0097]所述冷卻介質(zhì)進(jìn)口 29和冷卻介質(zhì)出口 30均為管箱接口或管嘴，每個(gè)換熱殼程內(nèi)管嘴之間連接有導(dǎo)流筒。
[0098]如圖1所示，用上述一種組合換熱式多殼程的甲醇制烯烴固定床生產(chǎn)設(shè)備來生產(chǎn)烯烴的方法，包括以下步驟:
[0099]將甲醇在20(T400°C的溫度下部分脫水反應(yīng)，得到甲醇、二甲醚和水蒸氣的混合體系;
[0100]然后在混合體系中通入水蒸氣，使甲醇、二甲醚和水蒸氣的重量配比為1:0.5?1:2，配制得到原料氣體，原料氣體經(jīng)主反應(yīng)器殼程及加熱爐7升溫到42(T480°C后，作為預(yù)熱后原料氣17，經(jīng)所述反應(yīng)氣體進(jìn)口 23通入主反應(yīng)器11中.預(yù)熱后原料氣17通過殼程主軸縱向截面的表觀速度為5?20m/s。在第一換熱殼程13中通入22(T280°C的高溫飽和鍋爐水32進(jìn)行撤熱，將撤熱后形成的高溫高壓水蒸氣33用于配制下一個(gè)工作循環(huán)的原料氣體或用于其它工藝。在其余換熱殼程28中通入原料氣體16進(jìn)行撤熱，將撤熱后形成的溫度為41(T430°C的原料氣體31與水蒸氣配比，使甲醇、二甲醚和水蒸氣的重量配比達(dá)到1:
0.5?1:2，再經(jīng)加熱爐7升溫到42(T480°C后，作為下一個(gè)工作循環(huán)的預(yù)熱后原料氣17，從反應(yīng)氣體進(jìn)口 23再次通入主反應(yīng)器11中，所述主反應(yīng)器11的列管12中填充的催化劑為ZSM-5分子篩；[0101]經(jīng)過2?20秒反應(yīng)后，從反應(yīng)氣體出口 24處得到烯烴產(chǎn)物18，完成一個(gè)工作循環(huán)。
[0102]所述將甲醇在20(T40(TC操作溫度下脫水反應(yīng)的過程在預(yù)反應(yīng)器4中完成；
[0103]所述其余換熱殼程28上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口 29通過管線與預(yù)反應(yīng)器4的出口連接，預(yù)反應(yīng)器4為絕熱反應(yīng)器，包括反應(yīng)器筒體，在反應(yīng)器筒體內(nèi)裝填有固體催化劑氧化鋁；所述第一換熱殼程13上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口 29通過管線與汽包及熱水循環(huán)泵系統(tǒng)34的出口連接；
[0104]所述預(yù)反應(yīng)器4的出口還與水蒸氣進(jìn)料管線10連接；
[0105]所述預(yù)反應(yīng)器4的進(jìn)口與原料進(jìn)料管線I連接，原料進(jìn)料管線I上設(shè)置有加熱器3 ；
[0106]所述其余換熱殼程28的冷卻介質(zhì)出口 30通過管線依次與加熱爐7和反應(yīng)氣體進(jìn)口 23連接，撤熱后形成的原料氣體31送經(jīng)加熱爐7加熱到42(T480°C，作為下一個(gè)工作循環(huán)的預(yù)熱后原料氣17通入主反應(yīng)器11的反應(yīng)氣體進(jìn)口 23中；
[0107]第一換熱殼程13中通入的22(T280°C的高溫飽和鍋爐水32由高壓熱水泵從汽包中泵入，撤熱后形成的含蒸汽的高溫飽和鍋爐水33通過鍋爐汽包形成高溫高壓飽和蒸汽35，用于配制下一個(gè)工作循環(huán)的預(yù)熱后原料氣17或其它工藝。
[0108]所述主反應(yīng)器11的反應(yīng)氣體出口 24通過管線與第一換熱器5上的殼程介質(zhì)進(jìn)口連接；
[0109]所述預(yù)反應(yīng)器4的出口與第一換熱器5的管程介質(zhì)進(jìn)口連接，第一換熱器5的管程介質(zhì)出口經(jīng)管線與其余換熱殼程28上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口 29連接；
[0110]用第一換熱器5上的殼程中的烯烴產(chǎn)物的余熱對第一換熱器5上的管程中的預(yù)反應(yīng)器4的出口物料進(jìn)行預(yù)熱，使其溫度上升到接近主反應(yīng)器11的反應(yīng)氣體進(jìn)口 23所需的溫度;
[0111]所述水蒸氣進(jìn)料管線10安裝在第二換熱器9的管程介質(zhì)進(jìn)口和管程介質(zhì)出口上；
[0112]所述第一換熱器5上的殼程介質(zhì)出口與第二換熱器9上的殼程介質(zhì)進(jìn)口連接；
[0113]第二換熱器9用于對在混合體系中通入的水蒸氣進(jìn)行加熱，使其溫度接近預(yù)反應(yīng)器4的出口的氣體的溫度；
[0114]所述原料進(jìn)料管線I安裝在第三換熱器2上的管程介質(zhì)進(jìn)口和管程介質(zhì)出口上；
[0115]所述第二換熱器9的殼程介質(zhì)出口與第三換熱器2的殼程介質(zhì)進(jìn)口連接；
[0116]第三換熱器2用于預(yù)熱或汽化甲醇進(jìn)料。
[0117]所述冷卻介質(zhì)進(jìn)口 29和冷卻介質(zhì)出口 30均為管箱接口或均為管嘴，每個(gè)換熱殼程內(nèi)的管嘴之間連接有導(dǎo)流筒；如圖2所示，通過管箱接口與管箱連通，將高溫飽和鍋爐水32或原料氣16通過管箱單程通過各自殼程，或者如圖3所示，將高溫飽和鍋爐水32或原料氣16由單個(gè)管嘴進(jìn)入各自殼程，經(jīng)導(dǎo)流筒后，與列管內(nèi)高溫反應(yīng)氣體進(jìn)行間接逆流換熱；
[0118]所述預(yù)熱后原料氣17通過殼程主軸縱向截面的表觀速度為5?20m/s。
[0119]圖4為本發(fā)明的組合換熱式多殼程列管固定床反應(yīng)器的操作曲線，其中Tin為反應(yīng)器進(jìn)口溫度，也是催化反應(yīng)所需的“點(diǎn)火”溫度。Toutl為反應(yīng)器出口溫度，也是催化反應(yīng)所允許的上限溫度。Tout2為列管內(nèi)固定床反應(yīng)器絕熱操作曲線，此時(shí)Tout2已超過催化反應(yīng)所允許的上限。對于甲醇或二甲醚脫水制丙烯等烯烴反應(yīng)而言，超溫不僅會(huì)加劇催化劑結(jié)焦和失活，而且會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)產(chǎn)物中不希望的甲烷含量大幅增加。因此本發(fā)明的組合式高效換熱方法不僅可以降低原料氣中水蒸氣配比、原料氣加熱爐負(fù)荷、及延長催化劑壽命，而且可通過控制列管內(nèi)反應(yīng)溫升來確保所需的烯烴產(chǎn)物分布。
[0120]簡而言之，圖1為甲醇或二甲醚脫水制丙烯等烯烴工藝流程示意圖。如圖1所示，一種用于甲醇制丙烯的列管式固定床反應(yīng)器及其工藝，包括以下主要設(shè)備:甲醇部分脫水生成二甲醚(DME)的預(yù)反應(yīng)器4 ;甲醇或二甲醚脫水制丙烯等烯烴的主反應(yīng)器6 ;主反應(yīng)器原料氣加熱器(如加熱爐)7 ;主反應(yīng)器出口物料的3個(gè)換熱器，其中第一換熱器5用于預(yù)熱預(yù)反應(yīng)器出口物料，使其溫度上升接近主反應(yīng)器進(jìn)口所需的溫度，第二換熱器9用于汽化主反應(yīng)器所需的補(bǔ)充水蒸氣，第三換熱器2用于預(yù)熱或汽化甲醇進(jìn)料；換熱器5用于加熱甲醇蒸汽到預(yù)反應(yīng)器所需的進(jìn)料溫度；高溫飽和鍋爐水32 ;含蒸汽的高溫飽和鍋爐水33 ;汽包及熱水循環(huán)泵系統(tǒng)34 ;高溫高壓飽和蒸汽35。甲醇原料通過管線I進(jìn)入本反應(yīng)系統(tǒng)，而主反應(yīng)器所需的補(bǔ)充水蒸氣則通過管線10進(jìn)入本反應(yīng)系統(tǒng)。
[0121]如圖1，甲醇或二甲醚來通過與主反應(yīng)器出口氣體換熱、以及加熱器3加熱后進(jìn)入絕熱固定床預(yù)反應(yīng)器4，預(yù)反應(yīng)器的操作溫度為200?400°C，優(yōu)選為240?360°C。主反應(yīng)器6的操作溫度為420?500°C，優(yōu)選為460?480°C。高溫主反應(yīng)器出口氣體用于進(jìn)一步加熱預(yù)反應(yīng)器出口原料，使其升溫至340?360°C，再進(jìn)入列管式主反應(yīng)器殼程作為冷卻介質(zhì)。本發(fā)明的列管式主反應(yīng)器為多殼程組合換熱式列管固定床反應(yīng)器，反應(yīng)器殼程除通入來自預(yù)反應(yīng)器的原料氣外，還可通入高溫飽和鍋爐水作為冷卻介質(zhì)。高溫飽和鍋爐水的溫度為220?280°C，優(yōu)選為250?260°C。冷卻介質(zhì)進(jìn)入殼程的方式見圖2。
[0122]圖2為本發(fā)明的組合換熱式多殼程列管固定床反應(yīng)器示意圖，包括單級(jí)或多級(jí)反應(yīng)器11 ;裝填催化劑的列管12 ;第一、第二、及第N級(jí)殼程，即第一換熱殼程13、第二換熱殼程14、第N換熱殼程15 ;換熱介質(zhì)(高溫飽和鍋爐水32或原料氣16);預(yù)熱后原料氣17 ;及反應(yīng)產(chǎn)物即烯烴產(chǎn)物18。
[0123]如圖2，來自預(yù)反應(yīng)器4的原料氣通過一排管箱單程通過列管反應(yīng)器各個(gè)殼程，或如圖3原料氣通過管嘴進(jìn)入各個(gè)殼程，殼程內(nèi)布置導(dǎo)流筒，使冷卻介質(zhì)與列管內(nèi)反應(yīng)物料間接逆流換熱。
【權(quán)利要求】
1.一種組合換熱式多殼程的甲醇制烯烴固定床生產(chǎn)設(shè)備，包括一級(jí)或一級(jí)以上串接連接的主反應(yīng)器(11)，主反應(yīng)器(11)包括反應(yīng)器殼體(19)，反應(yīng)器殼體(19)由頂部的上封頭(20)、底部的下封頭(21)和位于上封頭(20)與下封頭(21)之間的呈圓筒狀的反應(yīng)器本體(22)構(gòu)成，上封頭(20)上設(shè)置有反應(yīng)氣體進(jìn)口(23)，下封頭(21)上設(shè)置有反應(yīng)氣體出口(24)，上封頭(20)下方設(shè)置有上管板(25)，下封頭(21)上方設(shè)置有下管板(26)，上管板(25)和下管板(26)之間安裝有沿豎直方向延伸的若干根相互平行的列管(12)，列管(12)中填充有催化劑； 其特征在于: 所述上管板(25)和下管板(26)之間安裝有一塊以上沿水平方向延伸的隔板(27)，將由上管板(25)、下管板(26)和反應(yīng)器本體(22)圍成的腔體沿豎直方向分隔成二至十個(gè)互不相通的換熱殼程，包括位于頂部的由上管板(25)與相鄰的的隔板(27)之間的腔體構(gòu)成的第一換熱殼程(13),第一換熱殼程(13)以下的各個(gè)換熱殼程為其余換熱殼程(28),其余換熱殼程(28)包括由各相鄰的隔板(27)之間的腔體構(gòu)成的換熱殼程，以及由下管板(26)與相鄰的隔板(27)之間的腔體構(gòu)成的換熱殼程，所述隔板(27)邊緣與反應(yīng)器本體(22)密封連接，所述列管(12)貫穿隔板(27)； 每個(gè)換熱殼程的反應(yīng)器本體(22)上均設(shè)置有冷卻介質(zhì)進(jìn)口(29)和冷卻介質(zhì)出口(30)； 所述一級(jí)以上串接連接的主反應(yīng)器(11)是指將上一級(jí)的主反應(yīng)器(11)的反應(yīng)氣體出口(24)通過管線與下一級(jí)的主反應(yīng)器(11)的反應(yīng)氣體進(jìn)口(23)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種組合換熱式多殼程的甲醇制烯烴固定床生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于: 所述其余換熱殼程(28)上的冷卻介質(zhì)出口(30)通過管線依次與加熱爐(7)和反應(yīng)氣體進(jìn)口 (23)連接； 所述其余換熱殼程(28)上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口(29)通過管線與預(yù)反應(yīng)器(4)的出口連接，預(yù)反應(yīng)器(4)為絕熱反應(yīng)器，包括反應(yīng)器筒體，在反應(yīng)器筒體內(nèi)裝填有固體催化劑氧化鋁；所述第一換熱殼程(13)上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口(29)通過管線與汽包及熱水循環(huán)泵系統(tǒng)(34)的出口連接； 所述預(yù)反應(yīng)器(4 )的出口還與水蒸氣進(jìn)料管線(10 )連接； 所述預(yù)反應(yīng)器(4 )的進(jìn)口與原料進(jìn)料管線(I)連接，原料進(jìn)料管線(I)上設(shè)置有加熱器(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種組合換熱式多殼程的甲醇制烯烴固定床生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于: 所述主反應(yīng)器(11)的反應(yīng)氣體出口(24)通過管線與第一換熱器(5)上的殼程介質(zhì)進(jìn)口連接； 所述預(yù)反應(yīng)器(4)的出口與第一換熱器(5)上的管程介質(zhì)進(jìn)口連接，第一換熱器(5)的管程介質(zhì)出口經(jīng)管線與其余換熱殼程(28)上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口(29)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種組合換熱式多殼程的甲醇制烯烴固定床生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于:
所述水蒸氣進(jìn)料管線(10)安裝在第二換熱器(9)的管程介質(zhì)進(jìn)口和管程介質(zhì)出口上；所述第一換熱器(5)上的殼程介質(zhì)出口與第二換熱器(9)上的殼程介質(zhì)進(jìn)口連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種組合換熱式多殼程的甲醇制烯烴固定床生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于: 所述原料進(jìn)料管線(I)安裝在第三換熱器(2 )上的管程介質(zhì)進(jìn)口和管程介質(zhì)出口上； 所述第二換熱器(9)的殼程介質(zhì)出口與第三換熱器(2)的殼程介質(zhì)進(jìn)口連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的一種組合換熱式多殼程的甲醇制烯烴固定床生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于: 所述列管(12)中填充的催化劑為ZSM-5分子篩； 所述冷卻介質(zhì)進(jìn)口(29)和冷卻介質(zhì)出口(30)均為管箱接口或管嘴，每個(gè)換熱殼程內(nèi)的管嘴之間連接有導(dǎo)流筒。
7.采用權(quán)利要求1所述的一種組合換熱式多殼程的甲醇制烯烴固定床生產(chǎn)設(shè)備來生產(chǎn)烯烴的方法，其特征在于包括以下步驟: 將甲醇在20(T40(TC的溫度下部分脫水反應(yīng)，得到甲醇、二甲醚和水蒸氣的混合體系； 然后在混合體系中通入水蒸氣，使甲醇、二甲醚和水蒸氣的重量配比為1:0.5~1:2，配制得到原料氣體，將原料氣體以5~20m/s的殼程主軸縱向截面表觀速度通入主反應(yīng)器(11)的其余換熱殼程(28)，使其升溫至41(T430°C，再通過加熱爐(7)，升溫至所需反應(yīng)溫度42(T480°C后，再經(jīng)反應(yīng)氣體進(jìn)口(23)通入主反應(yīng)器(11)中；在第一換熱殼程(13)中通入22(T280°C的高溫飽和鍋爐水(32)進(jìn)行撤熱，將撤熱后形成的高溫高壓水蒸氣用于配制下一個(gè)工作循環(huán)的原料氣體；所述主反應(yīng)器(11)的列管(12)中填充的催化劑為ZSM-5分子篩； 經(jīng)過2~20秒反應(yīng)后，從反應(yīng)氣體出口(24)處得到烯烴產(chǎn)物，完成一個(gè)工作循環(huán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的生產(chǎn)烯烴的方法，其特征在于: 所述將甲醇在20(T40(TC操作溫度下脫水反應(yīng)的過程在預(yù)反應(yīng)器(4)中完成； 所述其余換熱殼程(28)上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口(29)通過管線與預(yù)反應(yīng)器(4)的出口連接，預(yù)反應(yīng)器(4)為絕熱反應(yīng)器，包括反應(yīng)器筒體，在反應(yīng)器筒體內(nèi)裝填有固體催化劑氧化鋁；所述第一換熱殼程(13)上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口(29)通過管線與汽包及熱水循環(huán)泵系統(tǒng)(34)的出口連接； 所述預(yù)反應(yīng)器(4 )的出口還與水蒸氣進(jìn)料管線(10 )連接； 所述預(yù)反應(yīng)器(4 )的進(jìn)口與原料進(jìn)料管線(I)連接，原料進(jìn)料管線(I)上設(shè)置有加熱器(3)； 所述其余換熱殼程(28)的冷卻介質(zhì)出口(30)通過管線依次與加熱爐(7)和反應(yīng)氣體進(jìn)口(23)連接，撤熱后形成的原料氣體送經(jīng)加熱爐(7)加熱到41(T430°C，再作為原料氣體通入主反應(yīng)器(11)的反應(yīng)氣體進(jìn)口(23)中； 第一換熱殼程(13)中通入的22(T280°C的高溫飽和鍋爐水(32)由高壓熱水泵從汽包中泵入，撤熱后形成的含蒸汽的高溫飽和鍋爐水(33)通過鍋爐汽包形成高溫高壓飽和蒸汽(35)，用于配制下一個(gè)工作循環(huán)的原料氣體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的生產(chǎn)烯烴的方法，其特征在于: 所述主反應(yīng)器(11)的反應(yīng)氣體出口(24)通過管線與第一換熱器(5)上的殼程介質(zhì)進(jìn)口連接；所述預(yù)反應(yīng)器(4)的出口與第一換熱器(5)上的管程介質(zhì)進(jìn)口連接，第一換熱器(5)的管程介質(zhì)出口經(jīng)管線與其余換熱殼程(28)上的冷卻介質(zhì)進(jìn)口(29)連接； 用第一換熱器(5)上的殼程中的烯烴產(chǎn)物的余熱對第一換熱器(5)上的管程中的預(yù)反應(yīng)器(4)的出口物料進(jìn)行預(yù)熱，使其溫度上升接近主反應(yīng)器(11)的反應(yīng)氣體進(jìn)口(23)所需的溫度； 所述水蒸氣進(jìn)料管線(10)安裝在第二換熱器(9)的管程介質(zhì)進(jìn)口和管程介質(zhì)出口上； 所述第一換熱器(5)上的殼程介質(zhì)出口與第二換熱器(9)上的殼程介質(zhì)進(jìn)口連接； 第二換熱器(9)用于對在混合體系中通入的水蒸氣進(jìn)行加熱，使其溫度接近預(yù)反應(yīng)器(4)的出口的氣體的溫度； 所述原料進(jìn)料管線(I)安裝在第三換熱器(2 )上的管程介質(zhì)進(jìn)口和管程介質(zhì)出口上； 所述第二換熱器(9)的殼程介質(zhì)出口與第三換熱器(2)的殼程介質(zhì)進(jìn)口連接； 第三換熱器(2)用于預(yù)熱或汽化甲醇進(jìn)料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的生產(chǎn)烯烴的方法，其特征在于: 所述上管板(25)和下管板(26)之間安裝有一至五塊以上沿水平方向延伸的隔板(27)，將由上管板(25)、下管板(26)和反應(yīng)器本體(22)圍成的腔體沿豎直方向分隔成二至六個(gè)互不相通的換熱殼程(28)； 所述冷卻介質(zhì)進(jìn)口(29)和冷卻介質(zhì)出口(30)均為管箱接口或均為管嘴，每個(gè)換熱殼程內(nèi)的管嘴之間連接有導(dǎo)流筒；通過管箱接口與管箱連通，將高溫飽和鍋爐水(32)或原料氣通過管箱單程通過各自殼程，或者將高溫飽和鍋爐水(32 )或原料氣由單個(gè)管嘴進(jìn)入各自殼程，經(jīng)導(dǎo)流筒后，與列管內(nèi)高溫反應(yīng)氣體進(jìn)行間接逆流換熱； 所述原料氣體通過殼程主軸縱向截面的表觀速度為5~20m/s。
【文檔編號(hào)】C10G3/00GK103908929SQ201210591704
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2012年12月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月29日
【發(fā)明者】潘凡峰, 汪雍, 陳玉忠 申請人:新煤化工設(shè)計(jì)院（上海）有限公司