含氧化合物轉化制低碳烯烴的生產(chǎn)裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種含氧化合物轉化制低碳烯烴的生產(chǎn)裝置。
技術背景
[0002]低碳烯烴，即乙烯和丙烯，是兩種重要的基礎化工原料，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)展替代原料轉化制乙烯、丙烯的技術。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)等能源轉化而來。某些含氧化合物已經(jīng)可以達到較大規(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，再加上轉化生成低碳烯烴工藝的經(jīng)濟性，所以由含氧化合物轉化制烯烴(OTO)的工藝，特別是由甲醇轉化制烯烴(MTO)的工藝受到越來越多的重視。
[0003]US4499327專利中對磷酸硅鋁分子篩催化劑應用于甲醇轉化制烯烴工藝進行了詳細研究，認為SAPO - 34是MTO工藝的首選催化劑。SAPO — 34催化劑具有很高的低碳烯烴選擇性，而且活性也較高，可使甲醇轉化為低碳烯烴的反應時間達到小于10秒的程度，更甚至達到提升管的反應時間范圍內(nèi)。
[0004]US6166282中公布了一種氧化物轉化為低碳烯烴的技術和反應器，采用快速流化床反應器，氣相在氣速較低的密相反應區(qū)反應完成后，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備初步分離出大部分的夾帶催化劑。由于反應后產(chǎn)物氣與催化劑快速分離，有效的防止了二次反應的發(fā)生。
[0005]MTO副產(chǎn)物種類較多，主要包括C4及以上烴類和醚、醇、醛、酮類含氧化合物，這些副產(chǎn)物一方面降低了反應低碳烯烴的收率，且回收利用率不高，另一方面增加了后續(xù)分離單元的工作負荷和設備投資。因此，降低MTO副產(chǎn)物的生成，尤其是減少或者消除醚、醇、醛、酮類等含氧化合物的生成對提高MTO經(jīng)濟性指標有著非常重要的作用。本發(fā)明采用的方式有針對性的解決了這一問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術問題是現(xiàn)有技術中存在的副產(chǎn)物較多、低碳烯烴收率不高的問題，提供一種新的含氧化合物轉化制低碳烯烴的生產(chǎn)裝置。該裝置用于低碳烯烴的生產(chǎn)中，具有副產(chǎn)物較少、低碳烯烴收率較高的優(yōu)點。
[0007]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案如下，一種含氧化合物轉化制低碳烯烴的生產(chǎn)裝置，主要包括流化床反應器I區(qū)1、流化床反應器II區(qū)2、沉降器3、再生器4、脫氣取熱器5 ;流化床反應器I區(qū)I的出口與流化床反應器II區(qū)2的入口連接，流化床反應器I區(qū)I下部開有進料口 7，流化床反應器II區(qū)2與沉降器3連接；沉降器3上部開有產(chǎn)品氣出口 17并開有至少兩個催化劑出口分別連接流化床反應器I區(qū)I和再生器4 ;再生器4下部開有再生氣入口 6，上部開有煙氣出口 18，并開有催化劑出口與脫氣取熱器5連接；脫氣取熱器5內(nèi)部設有取熱設備15，下部開有至少兩個催化劑出口分別連接流化床反應器II區(qū)2和再生器4。
[0008]上述技術方案中，所述流化床反應器I區(qū)I與流化床反應器II區(qū)2的直徑之比為
1.0?10.0:1 ;流化床反應器I區(qū)I與流化床反應器II區(qū)2的高度之比為0.1?10.0: I。所述流化床反應器I區(qū)I與流化床反應器II區(qū)2的直徑之比為2.0?4.0:1 ;流化床反應器I區(qū)I與流化床反應器II區(qū)2的高度之比為0.5?2: I。所述流化床反應器I區(qū)I內(nèi)催化劑循環(huán)斜管8入口與流化床反應器I區(qū)I底端的垂直方向的距離為整個流化床反應器I區(qū)I高度的0.0?0.4。所述流化床反應器II區(qū)2與再生催化劑斜管11連接口位于流化床反應器II區(qū)2底端的垂直方向的距離為整個流化床反應器II區(qū)2高度的0.0?0.4。所述流化床反應器II區(qū)2上部設有旋風分離器9。所述沉降器3內(nèi)部設有氣固旋風分離器10。所述沉降器3內(nèi)的氣固旋風分離器10為I?3級。所述再生器4內(nèi)部設有煙氣旋風分離器16。所述再生器4內(nèi)的煙氣旋風分離器16為I?3級。
[0009]在本發(fā)明所述裝置上，采用以下工藝條件:流化床反應器I區(qū)I內(nèi)的反應溫度為400?500°C，反應壓力以表壓計為0.01?0.3MPa，氣體線速為0.8?2.5米/秒；流化床反應器II區(qū)2內(nèi)的反應溫度為400?550°C，反應壓力以表壓計為0.01?0.3MPa，氣體線速為3.0?10.0米/秒；再生催化劑斜管11出口的再生催化劑積碳量為0.0?0.8%重量；流化床反應器I區(qū)I內(nèi)的催化劑平均積炭量為2.0?6.0% (重量)；以質(zhì)量流量比計催化劑循環(huán)斜管8積炭催化劑流量:待生催化劑斜管12積炭催化劑流量=I?100:1。
[0010]本發(fā)明所述裝置中設置了兩個反應區(qū)，含氧化合物轉化制低碳烯烴的反應主要在流化床反應器I區(qū)進行，物流在流化床反應器II區(qū)停留時間較短，主要利用高活性的再生催化劑進行一些副產(chǎn)物的轉化。該裝置用于甲醇制烯烴工業(yè)生產(chǎn)有如下優(yōu)點:(I)甲醇在流化床反應器I區(qū)反應生成后，產(chǎn)物中含有少量未反應的甲醇以及醚、醇、醛、酮類等含氧副產(chǎn)物，利用高活性的再生催化劑在流化床反應器II區(qū)與這部分含氧化合物接觸，由于流化床反應器II區(qū)停留時間短，可以有效將上述含氧化合物轉化生成低碳烯烴并且能抑制一些反應較慢的副反應，另外同時也能將副產(chǎn)物中部分C4及以上的烴類轉化生成低碳烯烴，整體上減少副產(chǎn)物的生成，提高低碳烯烴的收率，降低副產(chǎn)物帶來的分離成本；(2)再生催化劑快速經(jīng)過流化床反應器II區(qū)后在沉降器中與待生催化劑充分混合均勻，再循環(huán)至流化床反應器I區(qū)與將愛春原料接觸，反應器I區(qū)內(nèi)積炭催化劑和溫度分布更加均勻，有利于提高低碳烯烴的選擇性；(3)脫氣取熱器具有再生催化劑的脫氣和取熱雙重的功能，將原有的脫氣罐和外取熱器合二為一，減少了設備投入，節(jié)約投資成本。因此，采用本發(fā)明的所述裝置，有效提高了目的產(chǎn)物低碳烯烴的收率。
[0011]采用本發(fā)明的技術方案:所述流化床反應器I區(qū)與流化床反應器II區(qū)的直徑之比為1.0?10.0:1 ;流化床反應器I區(qū)與流化床反應器II區(qū)的高度之比為0.1?10.0: I。所述流化床反應器I區(qū)內(nèi)催化劑循環(huán)斜管入口與流化床反應器I區(qū)底端的垂直方向的距離為整個流化床反應器I區(qū)高度的0.0?0.4。所述流化床反應器II區(qū)與再生催化劑斜管連接口位于流化床反應器II區(qū)底端的垂直方向的距離為整個流化床反應器II區(qū)高度的
0.0?0.4。所述流化床反應器II區(qū)上部設有旋風分離器。所述沉降器內(nèi)部設有氣固旋風分離器。所述再生器內(nèi)部設有煙氣旋風分離器。低碳烯烴選擇性最高可達到82.3%重量，取得了較好的技術效果。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明所述裝置的流程示意圖。
[0013]圖1中，I為流化床反應器I區(qū)；2為流化床反應器II區(qū)；3為沉降器；4為再生器；5為脫氣取熱器；6為再生氣入口 ；7為進料口 ；8為催化劑循環(huán)斜管；9為旋風分離器；10為氣固旋風分離器為再生催化劑斜管；12為待生催化劑斜管；13為催化劑取熱斜管；14為催化劑脫氣斜管；15為取熱設備；16為煙氣旋風分離器；17為產(chǎn)品氣出口 ；18為煙氣出□。
[0014]含氧化合物從進料口 7進入流化床反應器I區(qū)I底部，與催化劑循環(huán)斜管8來的催化劑接觸，生成包含低碳烯烴和待生催化劑的產(chǎn)物物流進入流化床反應器II區(qū)2與再催化劑生斜管11來的再生催化劑接觸，所生成的低碳烯烴和待生催化劑氣固快速分離設備9快速分離后，產(chǎn)品氣經(jīng)氣固旋風分離器10脫除夾帶的催化劑后從產(chǎn)品氣出口 17去分離系統(tǒng)，待生催化劑進入沉降器3 ;沉降器3內(nèi)待生催化劑至少分為二部分，第一部分經(jīng)催化劑循環(huán)斜管8返回流化床反應器I區(qū)I，第二部分經(jīng)待生催化劑斜管12去再生器4 ;再生氣入口 6來的再生介質(zhì)進入再生器4底部與待生催化劑斜管12和催化劑取熱斜管13來的催化劑接觸，再生后再生催化劑經(jīng)催化劑脫氣斜管14進入脫氣取熱器5，形成的煙氣經(jīng)煙