專利名稱：：含氧化合物轉(zhuǎn)化制低碳烯烴的再生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種含氧化合物轉(zhuǎn)化制低碳烯烴的再生裝置。技術(shù)背景低碳烯烴，主要是乙烯和丙烯，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(zhuǎn)化生成低碳烯烴工藝的經(jīng)濟性，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。另外，本領(lǐng)域所公認的，SAPO-34催化劑上附著一定量的積碳，有利于保持較高的低碳烯烴選擇性，而且MTO工藝的劑醇比很小，生焦率較低，要實現(xiàn)較大的、容易控制的催化劑循環(huán)量，就需要在再生區(qū)中將催化劑上的積碳量控制在一定水平，進而達到控制反應(yīng)區(qū)內(nèi)催化劑平均積碳量的目的。因此，MTO技術(shù)中如何將反應(yīng)區(qū)內(nèi)的催化劑平均積碳量控制在某一水平是關(guān)鍵。US20060025646專利中涉及一種控制MTO反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)中催化劑積碳量的方法，是將失活的催化劑一部分送入再生區(qū)燒碳，另一部分失活催化劑返回到反應(yīng)區(qū)繼續(xù)反應(yīng)。上述方法中會使得進入反應(yīng)器內(nèi)的兩股催化劑之間的碳差很大，混合后催化劑上積碳量并不均勻，而含有較多碳的催化劑以及含有很少碳的催化劑都對低碳烯烴的選擇性不利，存在產(chǎn)物選擇性波動較大、目的產(chǎn)物選擇性較低的問題。
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)中存在的再生器內(nèi)催化劑不完全燒碳再生程度不好控制的問題，提供一種新的含氧化合物轉(zhuǎn)化制低碳烯烴的再生裝置。該裝置用于低碳烯烴的生產(chǎn)中，具有再生器內(nèi)催化劑燒碳再生程度方便控制、再生器出口催化劑平均積碳水平更為合理的優(yōu)點。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下，一種含氧化合物轉(zhuǎn)化制低碳烯烴的再生裝置，主要包括再生器沉降段1及燒焦罐2;燒焦罐2側(cè)下部開有催化劑入口3，燒焦罐2下部開有再生介質(zhì)入口5，側(cè)邊開有再生介質(zhì)補充入口6，上部經(jīng)過粗旋與再生器沉降段1相連，再生器沉降段1側(cè)下部開有催化劑出口4，內(nèi)設(shè)旋風分離器7，上部開有煙氣出口8，側(cè)下方開口接催化劑循環(huán)管10去燒焦罐底部，催化劑循環(huán)管10安裝外取熱器9，催化劑循環(huán)量由閥11控制。上述技術(shù)方案中，燒焦罐優(yōu)選方案為快速床再生器。燒焦罐2側(cè)邊開有再生介質(zhì)補充入口6，燒焦罐2與再生器沉降段的直徑之比優(yōu)選范圍為0.10.9:1;燒焦罐2側(cè)邊再生介質(zhì)補充入口6數(shù)量優(yōu)選方案為110個；最下方的再生介質(zhì)補充入口到燒焦罐底部的距離優(yōu)選方案為整個燒焦罐高度的0.11，各補充入口之間的間距優(yōu)選方案為燒焦罐高度的0.10.9。燒焦罐2與再生器沉降段的直徑之比優(yōu)選范圍為0.30.6:1;燒焦罐2側(cè)邊再生介質(zhì)補充入口6數(shù)量更優(yōu)選范圍為14個；最下方的再生介質(zhì)補充入口到燒焦罐底部的距離更優(yōu)選方案為整個燒焦罐高度的0.20.8，各補充入口之間的間距更優(yōu)選方案為燒焦罐高度的0.20.4。燒焦罐2側(cè)邊所補充的再生介質(zhì)為一種或為兩種以上再生介質(zhì)混合而成，再生介質(zhì)包括煙氣出口8出去的煙氣、空氣、氧氣和氮氣；兩種以上再生介質(zhì)混合時氮氣占混合再生介質(zhì)的199.9%(摩爾比)，兩種以上再生介質(zhì)混合時優(yōu)選方案為氮氣占混合再生介質(zhì)的7099%(摩爾比)。燒焦罐2下部的再生介質(zhì)入口5的再生介質(zhì)為一種或為兩種以上再生介質(zhì)混合而成，再生介質(zhì)包括煙氣出口8出去的煙氣、空氣、氧氣和氮氣；兩種以上再生介質(zhì)混合時氮氣占混合再生介質(zhì)的199%(摩爾比)；兩種以上再生介質(zhì)混合時優(yōu)選方案為氮氣占混合再生介質(zhì)的7090%(摩爾比)。燒焦罐2可以利用外取熱器9調(diào)節(jié)再生器的溫度，利用閥ll調(diào)節(jié)催化劑循環(huán)量。對于采用SAPO-34分子篩催化劑將甲醇或二甲醚轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的反應(yīng)來說，催化劑上含有一定的積碳將有利于低碳烯烴選擇性的提高。反應(yīng)器中催化劑的平均積碳量應(yīng)在36%(質(zhì)量百分比)之間，在該催化劑活性水平下，可以達到較高的低碳烯烴選擇性，當催化劑的積碳量在4.5%(質(zhì)量百分比)左右時低碳烯烴選擇性最高。因此，需要在再生器內(nèi)控制催化劑的燒碳程度。控制催化劑的燒碳程度的途徑有控制再生介質(zhì)中氧的濃度、再生時間、再生溫度等。本發(fā)明優(yōu)選從再生介質(zhì)氧濃度或再生時間上控制燒碳的程度，即采用氣固流動為湍流床中進行催化劑的再生，控制合適的再生溫度和再生壓力，在再生器密相段補充煙氣、氮氣等氧濃度較低的再生介質(zhì)作稀釋劑，以降低再生器密相段內(nèi)的氧濃度，從而降低催化劑上積碳與氧的反應(yīng)速率，另外，由于稀釋劑的加入提高了氣體在再生器密相段的表觀氣速，從而減少了催化劑上積碳與氧的接觸時間，即減少了積碳與氧的反應(yīng)時間，結(jié)合兩方面的共同作用，可以實現(xiàn)減少燒碳量以控制再生催化劑上積碳量的目的。采用本發(fā)明的方法，可以實現(xiàn)在再生器內(nèi)控制燒碳的程度，使得再生催化劑保持一定的含碳量進入反應(yīng)區(qū)，通過循環(huán)管還可使再生后的催化劑顆粒上的積碳形成一定的積碳量分布，從而達到控制反應(yīng)區(qū)內(nèi)催化劑平均積碳量的目的。將反應(yīng)區(qū)內(nèi)的催化劑平均積碳量控制合適的值時，可使得低碳烯烴選擇性達到最大值。因此，本發(fā)明所述的方法可控制好再生后催化劑積碳量在36%(質(zhì)量百分比)的范圍，而且這種再生器在操作上簡單方便，可以通過調(diào)節(jié)外取熱器的負荷以及催化劑的循環(huán)量來實現(xiàn)控制再生溫度的目的，取得了較好的技術(shù)效果。圖l為本發(fā)明所述方法的流程示意圖。圖1中，l為再生器沉降段；2為燒焦罐；3為催化劑入口；4為催化劑出口；5為再生介質(zhì)入口；6為再生介質(zhì)補充入口；7為旋風分離器；8為煙氣出口；9為外取熱器；10為催化劑循環(huán)管；ll為閥。待生催化劑從燒焦罐2側(cè)下部催化劑入口3流入，再生介質(zhì)從燒焦罐2下部的再生介質(zhì)入口5進入，燒焦罐2側(cè)邊進入再生介質(zhì)主要起稀釋氣作用，催化劑上的積碳與再生介質(zhì)在燒焦罐2內(nèi)發(fā)生氧化反應(yīng)，再生后的催化劑從催化劑出口4流出，氣固混合物通過旋風分離器7后煙氣從再生器沉降段1上部的煙氣出口8流出，催化劑顆粒從旋風分離器7料腿回到再生器沉降段1，再生后的催化劑可以通過催化劑循環(huán)管10進入燒焦罐2重新再生，催化劑循環(huán)量由閥11控制，再生器內(nèi)的溫度通過外取熱器9調(diào)節(jié)。通過控制再生參數(shù)，如再生介質(zhì)中氧濃度、再生時間、再生溫度等，可以達到控制再生程度的目的。下面通過實施例對本發(fā)明作進一步的闡述，但不僅限于本實施例。具體實施方式實施例15在小型循環(huán)流化床反應(yīng)裝置中，再生系統(tǒng)流程形式與圖l相同。燒焦罐與再生器沉降段直徑比為0.4，燒焦罐側(cè)邊開有3個間距相等的再生介質(zhì)補充入口，依次從上往下標記為再生介質(zhì)補充入口上、中、下，將密相段平均分為4段。再生溫度控制在660'C，以表壓計再生壓力為OMPa，將催化劑的進料量保持在6.0千克/小時，保證燒焦罐和再生器沉降段內(nèi)的催化劑藏量和料位高度。再生介質(zhì)入口采用空氣進料，流量為4.5標立方米/小時，再生介質(zhì)補充入口采用自身煙氣出口所排放的煙氣，其煙氣中氮氣濃度為8090%(摩爾比)，催化劑不循環(huán)。催化劑采用經(jīng)噴霧干燥成型的SAPO-34催化劑，并用在固定流化床氧化合物轉(zhuǎn)化制低碳烯烴反應(yīng)后催化劑表面積上一定量的碳，本實施例催化劑入口時的積碳量為6.28%(質(zhì)量百分比)，催化劑上碳含量的分析采用紅外碳硫高速分析儀。實驗結(jié)果見表l。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實施例6按照實施例3的條件，只是將補充煙氣入口由再生介質(zhì)補充入口下改為密相段下部的再生介質(zhì)入口，并入空氣從底部進料，實驗結(jié)果為出口催化劑積碳量為2.73%(質(zhì)量百分比)。實施例7按照實施例5的條件，只是將補充再生介質(zhì)由煙氣改為氮氣(>99%摩爾比)，實驗結(jié)果為出口催化劑積碳量為3.43%(質(zhì)量百分比)。實施例8按照實施例5的條件，只是將補充再生介質(zhì)改為煙氣1.0標立方米/小時與氮氣1.0標立方米/小時混合進料，實驗結(jié)果為出口催化劑積碳量為3.34%(質(zhì)量百分比)。實施例9按照實施例3的條件，只是將催化劑循環(huán)量控制為2千克/小時，實驗結(jié)果為出口催化劑積碳量為2.43%(質(zhì)量百分比)。比較例1按照實施例l的條件，只是將補充煙氣切斷，不加入任何稀釋劑，實驗結(jié)果為出口催化劑積碳量為0.54%(質(zhì)量百分比)。顯然，采用本發(fā)明的方法，可實現(xiàn)再生器內(nèi)催化劑燒碳程度的控制，并且可以通過控制催化劑循環(huán)量讓再生器出口催化劑的積碳達到一定的積碳分布，從而達到控制反應(yīng)區(qū)內(nèi)催化劑平均積碳量的目的，最終達到提高低碳烯烴選擇性的目的，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、一種含氧化合物轉(zhuǎn)化制低碳烯烴的再生裝置，主要包括再生器沉降段(1)及燒焦罐(2)；燒焦罐(2)側(cè)下部開有催化劑入口(3)，燒焦罐(2)下部開有再生介質(zhì)入口(5)，側(cè)邊開有再生介質(zhì)補充入口(6)，上部經(jīng)過粗旋與再生器沉降段(1)相連，再生器沉降段(1)側(cè)下部開有催化劑出口(4)，內(nèi)設(shè)旋風分離器(7)，上部開有煙氣出口(8)，側(cè)下方開口接催化劑循環(huán)管(10)去燒焦罐底部，催化劑循環(huán)管(10)安裝外取熱器(9)，催化劑循環(huán)量由閥(11)控制。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述含氧化合物轉(zhuǎn)化制低碳烯烴的再生裝置，其特征在于燒焦罐為快速床，燒焦罐(2)側(cè)邊開有再生介質(zhì)補充入口(6)，燒焦罐(2)與再生器沉降段的直徑之比為0.10.9:1;燒焦罐(2)側(cè)邊再生介質(zhì)補充入口(6)數(shù)量為110個；最下方的再生介質(zhì)補充入口到燒焦罐底部的距離為整個燒焦罐高度的0.11，各補充入口之間的間距為燒焦罐高度的0.10.9。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述含氧化合物轉(zhuǎn)化制低碳烯烴的再生裝置，其特征在于燒焦罐(2)與再生器沉降段的直徑之比為0.30.6:1;燒焦罐(2)側(cè)邊再生介質(zhì)補充入口(6)數(shù)量為14個；最下方的再生介質(zhì)補充入口到燒焦罐底部的距離為整個燒焦罐高度的0.20.8，各補充入口之間的間距為燒焦罐高度的0.20.4。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述含氧化合物轉(zhuǎn)化制低碳烯烴的再生裝置，其特征在于燒焦罐(2)側(cè)邊所補充的再生介質(zhì)或燒焦罐(2)下部的再生介質(zhì)入口(5)的再生介質(zhì)為一種或為兩種以上再生介質(zhì)混合而成，再生介質(zhì)包括煙氣出口(8)出去的煙氣、空氣、氧氣或氮氣。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述含氧化合物轉(zhuǎn)化制低碳烯烴的再生裝置，其特征在于兩種以上再生介質(zhì)混合時以摩爾比計氮氣占混合再生介質(zhì)的199.9%。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述含氧化合物轉(zhuǎn)化制低碳烯烴的再生裝置，其特征在于兩種以上再生介質(zhì)混合時以摩爾比計氮氣占混合再生介質(zhì)的7099%。全文摘要本發(fā)明涉及一種含氧化合物轉(zhuǎn)化制低碳烯烴的再生裝置，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中再生器貧氧再生時燒碳程度不好控制、再生器難以操作的問題。本發(fā)明通過采用一種含氧化合物轉(zhuǎn)化制低碳烯烴的再生裝置，主要包括再生器沉降段1及燒焦罐2；燒焦罐2側(cè)下部開有催化劑入口3，燒焦罐2下部開有再生介質(zhì)入口5，側(cè)邊開有再生介質(zhì)補充入口6，上部經(jīng)過粗旋與再生器沉降段1相連，再生器沉降段1側(cè)下部開有催化劑出口4，內(nèi)設(shè)旋風分離器7，上部開有煙氣出口8，側(cè)下方開口接催化劑循環(huán)管10去燒焦罐底部，催化劑循環(huán)管10安裝外取熱器9，催化劑循環(huán)量由閥11控制，其中再生介質(zhì)補充入口6為其自身回收的煙氣作稀釋劑的技術(shù)方案較好地解決了該問題，可用于低碳烯烴的工業(yè)生產(chǎn)中。文檔編號B01J29/00GK101274287SQ20081004324公開日2008年10月1日申請日期2008年4月11日優(yōu)先權(quán)日2008年4月11日發(fā)明者王洪濤,金永明,鐘思青,齊國禎申請人: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