專利名稱：甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的反應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的反應(yīng)裝置。
背景技術(shù)：
低碳烯烴，即乙烯和丙烯，是兩種重要的基礎(chǔ)化工原料，其需求量在不斷增加。一般地，乙烯、丙烯是通過石油路線來生產(chǎn)，但由于石油資源有限的供應(yīng)量及較高的價格，由石油資源生產(chǎn)乙烯、丙烯的成本不斷增加。近年來，人們開始大力發(fā)展替代原料轉(zhuǎn)化制乙烯、丙烯的技術(shù)。其中，一類重要的用于低碳烯烴生產(chǎn)的替代原料是含氧化合物，例如醇類(甲醇、乙醇)、醚類(二甲醚、甲乙醚)、酯類(碳酸二甲酯、甲酸甲酯)等，這些含氧化合物可以通過煤、天然氣、生物質(zhì)等能源轉(zhuǎn)化而來。某些含氧化合物已經(jīng)可以達(dá)到較大規(guī)模的生產(chǎn)，如甲醇，可以由煤或天然氣制得，工藝十分成熟，可以實(shí)現(xiàn)上百萬噸級的生產(chǎn)規(guī)模。由于含氧化合物來源的廣泛性，再加上轉(zhuǎn)化生成低碳烯烴工藝的經(jīng)濟(jì)性，所以由含氧化合物轉(zhuǎn) 化制烯烴(OTO)的工藝，特別是由甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴(MTO)的工藝受到越來越多的重視。US4499327專利中對磷酸硅鋁分子篩催化劑應(yīng)用于甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴工藝進(jìn)行了詳細(xì)研究，認(rèn)為SAP0-34是MTO工藝的首選催化劑。SAP0-34催化劑具有很高的低碳烯烴選擇性，而且活性也較高，可使甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的反應(yīng)時間達(dá)到小于10秒的程度，更甚至達(dá)到提升管的反應(yīng)時間范圍內(nèi)。US6166282中公布了一種甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的技術(shù)和反應(yīng)器，采用快速流化床反應(yīng)器，氣相在氣速較低的密相反應(yīng)區(qū)反應(yīng)完成后，上升到內(nèi)徑急速變小的快分區(qū)后，采用特殊的氣固分離設(shè)備初步分離出大部分的夾帶催化劑。由于反應(yīng)后產(chǎn)物氣與催化劑快速分離，有效的防止了二次反應(yīng)的發(fā)生。經(jīng)模擬計算，與傳統(tǒng)的鼓泡流化床反應(yīng)器相比，該快速流化床反應(yīng)器內(nèi)徑及催化劑所需藏量均大大減少。但該方法存在低碳烯烴收率較低的問題。CN1723262中公布了帶有中央催化劑回路的多級提升管反應(yīng)裝置用于氧化物轉(zhuǎn)化為低碳烯烴工藝，該套裝置包括多個提升管反應(yīng)器、氣固分離區(qū)、多個偏移元件等，每個提升管反應(yīng)器各自具有注入催化劑的端口，匯集到設(shè)置的分離區(qū)，將催化劑與產(chǎn)品氣分開。該方法中低碳烯烴碳基收率一般在75 80%之間，同樣存在低碳烯烴收率較低的問題?，F(xiàn)有技術(shù)均存在低碳烯烴收率較低的問題，本發(fā)明有針對性的解決了該問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中存在的低碳烯烴收率較低的問題，提供一種新的甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的反應(yīng)裝置。該裝置用于低碳烯烴的生產(chǎn)中，具有低碳烯烴收率較高的優(yōu)點(diǎn)。為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的反應(yīng)裝置，主要包括反應(yīng)區(qū)2、汽提區(qū)5、沉降區(qū)9、再生催化劑提升管7以及外取熱器，汽提區(qū)5位于反應(yīng)區(qū)2上方，沉降區(qū)9位于汽提區(qū)5上方，汽提區(qū)5底部設(shè)有催化劑出口分別與再生器和反應(yīng)區(qū)2相連，沉降區(qū)9頂部設(shè)有產(chǎn)品氣出口，再生催化劑提升管7進(jìn)口端位于反應(yīng)區(qū)2下部、出口端位于反應(yīng)區(qū)2內(nèi)部，再生催化劑提升管7下部設(shè)有催化劑入口與再生斜管6相連，再生催化劑提升管7位于反應(yīng)區(qū)2內(nèi)的部分開有至少一個催化劑出口 13。上述技術(shù)方案中，所述催化劑選自SAP0-34 ;所述再生催化劑提升管7位于反應(yīng)區(qū)2內(nèi)的部分開有至少四個催化劑出口 13 ;所述再生催化劑提升管7位于反應(yīng)區(qū)2內(nèi)的部分開有至少八個催化劑出口 13 ;所述汽提區(qū)5底部開有催化劑出口，經(jīng)過外取熱器14或17換熱后將催化劑返回反應(yīng)區(qū)2 ;所述沉降區(qū)9內(nèi)部設(shè)有氣固旋風(fēng)分離器8 ;所述再生催化劑提升管7與反應(yīng)區(qū)2的直徑比為O. 05 O. 15 I。本發(fā)明中，所述再生催化劑提升管7中的提升介質(zhì)為水蒸氣、碳四以上烴、乙烯中的至少一種；所述反應(yīng)區(qū)2內(nèi)反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度為400 500°C，反應(yīng)壓力以表壓計為
O.01 O. 3MPa，氣相線速為I. O 3. O米/秒；所述甲醇原料經(jīng)加熱至150 300°C后進(jìn)入反應(yīng)區(qū)2 ;汽提區(qū)5內(nèi)的待生催化劑經(jīng)汽提后50 80%返回反應(yīng)區(qū)2，20 50%進(jìn)入再 生器再生。本發(fā)明中，汽提區(qū)5與反應(yīng)區(qū)2相連但不相通，沉降區(qū)9與汽提區(qū)5相接并相通，再生催化劑提升管7進(jìn)口端位于反應(yīng)區(qū)2下方且位于反應(yīng)區(qū)2外部、出口端位于反應(yīng)區(qū)2內(nèi)部。對于氣相線速在I 3米/秒的傳統(tǒng)快速流化床反應(yīng)器來說，反應(yīng)區(qū)底部存在待生催化劑和再生催化劑的混合是否均勻的問題，如果溫度和積碳量均不同的兩種催化劑混合不均勻，將大大降低甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的產(chǎn)率。采用本發(fā)明所述的裝置，將再生催化劑導(dǎo)入再生催化劑提升管中，該提升管出口端位于反應(yīng)區(qū)內(nèi)部，可將再生催化劑在提升介質(zhì)的提升下在軸向隔開的多個位置上分布在反應(yīng)區(qū)內(nèi)，在保證高低碳烯烴選擇性的前提下，有效保證高的甲醇轉(zhuǎn)化率，達(dá)到提高低碳烯烴收率的目的。另外，在再生催化劑提升管中可以采用碳四以上烴或乙烯作為提升介質(zhì)，在提升再生催化劑的同時增產(chǎn)低碳烯烴，有效提高了低碳烯烴收率。采用本發(fā)明的技術(shù)方案所述催化劑選自SAP0-34 ;所述再生催化劑提升管7位于反應(yīng)區(qū)2內(nèi)的部分開有至少四個催化劑出口 13 ;所述再生催化劑提升管7位于反應(yīng)區(qū)2內(nèi)的部分開有至少八個催化劑出口 13 ;所述汽提區(qū)5底部開有催化劑出口，經(jīng)過外取熱器14或17換熱后將催化劑返回反應(yīng)區(qū)2 ;所述沉降區(qū)9內(nèi)部設(shè)有氣固旋風(fēng)分離器8 ;所述再生催化劑提升管7與反應(yīng)區(qū)2的直徑比為O. 05 O. 15 I，低碳烯烴碳基收率達(dá)到85. 92%(重量)，比現(xiàn)有技術(shù)的低碳烯烴碳基收率高可達(dá)到6%以上，取得了較好的技術(shù)效果。


圖I為本發(fā)明所述裝置的流程示意圖。圖2為圖I中的A-B剖視圖。圖I中，I為甲醇進(jìn)料管線；2為反應(yīng)區(qū)；3為氣固快速分離設(shè)備；4為待生斜管；5為汽提區(qū)；6為再生斜管；7為再生催化劑提升管；8為氣固旋風(fēng)分離器；9為沉降區(qū)；10為集氣室；11為產(chǎn)品氣出口管線；12為提升介質(zhì)進(jìn)料；13為再生催化劑出口 ； 14為外取熱器；15為外取熱器催化劑下斜管；16為外取熱器流化介質(zhì)進(jìn)料；17為外取熱器；18為外取熱器流化介質(zhì)進(jìn)料；19為取熱盤管；20為外取熱器氣相物質(zhì)返回反應(yīng)器管線；21為外取熱器氣相物質(zhì)返回反應(yīng)器管線；22為汽提區(qū)流化介質(zhì)進(jìn)料管線；23為外取熱器催化劑下斜管；24為取熱盤管。甲醇從進(jìn)料管線I進(jìn)入反應(yīng)區(qū)2，與催化劑接觸，生成包括低碳烯烴的產(chǎn)品，進(jìn)入氣固快速分離設(shè)備3中，分離出的氣相產(chǎn)品經(jīng)過旋風(fēng)分離器8再次分離后經(jīng)管線11進(jìn)入分離工段，旋風(fēng)分離器分出的待生催化劑，一部分經(jīng)過待生斜管4去再生器再生，一部分經(jīng)過外取熱器14和17返回反應(yīng)區(qū)2，再生催化劑經(jīng)再生斜管6進(jìn)入再生催化劑提升管7中，與自管線12來的提升介質(zhì)接觸，將再生催化劑提升至反應(yīng)區(qū)2內(nèi)部。下面通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述，但不僅限于本實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I在如圖I所示的反應(yīng)裝置上，催化劑采用SAP0-34，純甲醇進(jìn)料，甲醇經(jīng)加熱至·180°C后進(jìn)入反應(yīng)區(qū)，氣相產(chǎn)品經(jīng)過旋風(fēng)分離器分離后進(jìn)入分離工段，旋風(fēng)分離器分出的待生催化劑，30%經(jīng)過待生斜管去再生器再生，70%返回反應(yīng)區(qū)，再生催化劑經(jīng)再生斜管進(jìn)入再生催化劑提升管中，與提升介質(zhì)接觸，將再生催化劑提升至反應(yīng)區(qū)內(nèi)部，再生催化劑提升管催化劑出口為四個，位于甲醇進(jìn)料分布板向上1/2反應(yīng)區(qū)高度處，四個催化劑出口方位設(shè)置如圖2所示，提升介質(zhì)為水蒸氣，反應(yīng)區(qū)反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度為470°C，反應(yīng)壓力以表壓計為O. IMPa,氣相線速為I. 25米/秒，反應(yīng)產(chǎn)品采用氣相色譜分析，反應(yīng)器出口的低碳烯烴碳基收率為82. 17% (重量)。實(shí)施例2按照實(shí)施例I所述的條件和步驟，甲醇經(jīng)加熱至150°C后進(jìn)入反應(yīng)區(qū)，待生催化劑的20%經(jīng)過待生斜管去再生器再生，80%返回反應(yīng)區(qū)，再生催化劑提升管催化劑出口為兩個，位于甲醇進(jìn)料分布板向上1/2反應(yīng)區(qū)高度處，兩個催化劑出口水平方向夾角180°C，提升介質(zhì)為水蒸氣，反應(yīng)區(qū)反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度為400°C，反應(yīng)壓力以表壓計為O. OlMPa,氣相線速為2. I米/秒，反應(yīng)產(chǎn)品采用氣相色譜分析，反應(yīng)器出口的低碳烯烴碳基收率為80. 04% (重量)。實(shí)施例3按照實(shí)施例I所述的條件和步驟，甲醇經(jīng)加熱至300°C后進(jìn)入反應(yīng)區(qū)，待生催化劑的50%經(jīng)過待生斜管去再生器再生，50%返回反應(yīng)區(qū)，再生催化劑提升管催化劑出口為八個，其中四個位于甲醇進(jìn)料分布板向上1/2反應(yīng)區(qū)高度處，四個位于甲醇進(jìn)料分布板向上3/4反應(yīng)區(qū)高度處，每四個催化劑出口方位設(shè)置如圖2所示，提升介質(zhì)為碳四以上烴和水蒸氣，水蒸氣與碳四以上烴的質(zhì)量比為O. 2 1，碳四以上烴中的碳四烯烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為88%，反應(yīng)區(qū)反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度為500°C，反應(yīng)壓力以表壓計為O. OlMPa,氣相線速為3. O米/秒，反應(yīng)產(chǎn)品采用氣相色譜分析，反應(yīng)器出口的低碳烯烴碳基收率為85. 92% (重量)。實(shí)施例4按照實(shí)施例I所述的條件和步驟，甲醇經(jīng)加熱至210°C后進(jìn)入反應(yīng)區(qū)，待生催化劑的50%經(jīng)過待生斜管去再生器再生，50%返回反應(yīng)區(qū)，再生催化劑提升管催化劑出口為八個，其中四個位于甲醇進(jìn)料分布板向上1/2反應(yīng)區(qū)高度處，四個位于甲醇進(jìn)料分布板向上3/4反應(yīng)區(qū)高度處，每四個催化劑出口方位設(shè)置如圖2所示，提升介質(zhì)為碳四以上烴和乙烯，乙烯與碳四以上烴的質(zhì)量比為O. 3 1，碳四以上烴中的碳四烯烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為88%，反應(yīng)區(qū)反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度為500°C，反應(yīng)壓力以表壓計為O. 3MPa，氣相線速為I. O米/秒，反應(yīng)產(chǎn)品采用氣相色譜分析，反應(yīng)器出口的低碳烯烴碳基收率為83. 69% (重量)。實(shí)施例5按照實(shí)施例I所述的條件和步驟，甲醇經(jīng)加熱至210°C后進(jìn)入反應(yīng)區(qū)，待生催化劑的30%經(jīng)過待生斜管去再生器再生，70%返回反應(yīng)區(qū)，再生催化劑提升管催化劑出口為九個，其中四個位于甲醇進(jìn)料分布板向上1/2反應(yīng)區(qū)高度處，四個位于甲醇進(jìn)料分布板向上3/4反應(yīng)區(qū)高度處，每四個催化劑出口方位設(shè)置如圖2所示，另外一個位于提升管頂部中心位置，提升介質(zhì)為乙烯和水蒸氣，乙烯與水蒸氣的質(zhì)量比為4 1，反應(yīng)區(qū)反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度為500°C，反應(yīng)壓力以表壓計為O. IMPa，氣相線速為I. 6米/秒，反應(yīng)產(chǎn)品采用氣相色譜分析，反應(yīng)器出口的低碳烯烴碳基收率為84. 38% (重量)。
比較例I按照實(shí)施例3所述的條件和步驟，只是再生催化劑直接通過再生斜管返回反應(yīng)區(qū)底部，反應(yīng)器出口的低碳烯烴碳基收率為80. 52% (重量)。顯然，采用本發(fā)明的裝置，可以達(dá)到提高低碳烯烴收率的目的，具有較大的技術(shù)優(yōu)勢，可用于低碳烯烴的工業(yè)生產(chǎn)中。
權(quán)利要求
1.一種甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的反應(yīng)裝置，主要包括反應(yīng)區(qū)(2)、汽提區(qū)(5)、沉降區(qū)(9)、再生催化劑提升管(7)以及外取熱器，汽提區(qū)(5)位于反應(yīng)區(qū)(2)上方，沉降區(qū)(9)位于汽提區(qū)(5)上方，汽提區(qū)(5)底部設(shè)有催化劑出口分別與再生器和反應(yīng)區(qū)(2)相連，沉降區(qū)(9)頂部設(shè)有產(chǎn)品氣出口，再生催化劑提升管(7)進(jìn)口端位于反應(yīng)區(qū)(2)下部、出口端位于反應(yīng)區(qū)(2)內(nèi)部，再生催化劑提升管(7)下部設(shè)有催化劑入口與再生斜管(6)相連，再生催化劑提升管(7)位于反應(yīng)區(qū)(2)內(nèi)的部分開有至少一個催化劑出口(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的反應(yīng)裝置，其特征在于所述催化劑選自SAP0-34。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的反應(yīng)裝置，其特征在于所述再生催化劑提升管(7)位于反應(yīng)區(qū)(2)內(nèi)的部分開有至少四個催化劑出口(13)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的反應(yīng)裝置，其特征在于所述再生催化劑提升管(7)位于反應(yīng)區(qū)(2)內(nèi)的部分開有至少八個催化劑出口(13)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的反應(yīng)裝置，其特征在于所述汽提區(qū)(5)底部開有催化劑出口，經(jīng)過外取熱器(14)或(17)換熱后將催化劑返回反應(yīng)區(qū)(2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的反應(yīng)裝置，其特征在于所述沉降區(qū)(9)內(nèi)部設(shè)有氣固旋風(fēng)分離器(8)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的反應(yīng)裝置，其特征在于所述再生催化劑提升管⑵與反應(yīng)區(qū)(2)的直徑比為O. 05 O. 15 I。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的反應(yīng)裝置，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中低碳烯烴收率較低的問題。本發(fā)明通過采用一種甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的反應(yīng)裝置，主要包括反應(yīng)區(qū)2、汽提區(qū)5、沉降區(qū)9、再生催化劑提升管7以及外取熱器，汽提區(qū)5位于反應(yīng)區(qū)2上方，沉降區(qū)9位于汽提區(qū)5上方，汽提區(qū)5底部設(shè)有催化劑出口分別與再生器和反應(yīng)區(qū)2相連，沉降區(qū)9頂部設(shè)有產(chǎn)品氣出口，再生催化劑提升管7進(jìn)口端位于反應(yīng)區(qū)2下部、出口端位于反應(yīng)區(qū)2內(nèi)部，再生催化劑提升管7下部設(shè)有催化劑入口與再生斜管6相連，再生催化劑提升管7位于反應(yīng)區(qū)2內(nèi)的部分開有至少一個催化劑出口13的技術(shù)方案較好地解決了上述問題，可用于低碳烯烴的工業(yè)生產(chǎn)中。
文檔編號C07C1/20GK102875280SQ20111019341
公開日2013年1月16日 申請日期2011年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月12日
發(fā)明者齊國禎, 鐘思青, 張惠明, 楊遠(yuǎn)飛 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院