專利名稱：由甲醇生產低碳烯烴的反應裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種由甲醇生產低碳烯烴的反應裝置。
背景技術：
低碳烯烴，主要指乙烯和丙烯，是重要的基礎化工原料，其需求量在不斷增加。一般地，乙烯和丙烯是通過石油路線來生產，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)展替代原料轉化制低碳烯烴的技術。其中，一類重要的用于低碳烯烴生產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，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用于甲醇轉化制烯烴工藝進行了詳細研究，認為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。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。由于反應后產物氣與催化劑快速分離，有效的防止了二次反應的發(fā)生。經(jīng)模擬計算，與傳統(tǒng)的鼓泡流化床反應器相比，該快速流化床反應器內徑及催化劑所需藏量均大大減少。但該方法的低碳烯烴收率較低。在中國發(fā)明專利200810043971. 9中公布了一種提高低碳烯烴收率的方法，該方法采用在甲醇轉化為低碳烯烴的第一反應區(qū)上部設置一個第二反應區(qū)，且該第二反應區(qū)直徑大于第一反應區(qū)，以增加第一反應區(qū)出口的產品氣在第二反應區(qū)內的停留時間，使得未反應的甲醇、生成的二甲醚和碳四以上烴繼續(xù)反應，達到提高低碳烯烴收率的目的，該方法還包括第二反應區(qū)的進料可以是經(jīng)過分離的回煉碳四以上烴。該方法雖然可以在一定程度上提高低碳烯烴的收率，但是由于第一反應區(qū)出來的催化劑已經(jīng)帶有較多的積碳，而碳四以上烴裂解需要較高的催化劑活性，因此該方法中第二反應區(qū)內的碳四以上烴轉化效果仍然偏低，造成低碳烯烴收率較低。EP0448000和EP0882692中公布了一種甲醇生產丙烯的方法，甲醇首先轉化為DME 和水，然后將混合物輸送到第一臺反應器，并向該反應器中加入蒸汽。在第一反應器中甲醇和(或)二甲醚或其混合物與催化劑接觸進行反應，催化劑采用含ZnO和CdO的專用ZSM-5 催化劑，反應溫度觀0 570°C，壓力0. 01 0. IMPa，制備得到以丙烯為主要烴類的產品。 較重產物如C5+烴繼續(xù)在第二臺反應器中進行反應轉化為以丙烯為主的烴類，經(jīng)冷卻后送回分離器。產品經(jīng)壓縮、進一步精制后可得到純度為97%的化學級丙烯。但是該工藝中采用多個固定床反應器，由于催化劑的活性限制，因此需要頻繁切換操作，而且取熱問題也很復雜。現(xiàn)有技術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上述問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是現(xiàn)有技術中存在的低碳烯烴收率不高的問題，提供一種新的由甲醇生產低碳烯烴的反應裝置。該裝置用于低碳烯烴的生產中，具有低碳烯烴收率較高的優(yōu)點。為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術方案如下一種由甲醇生產低碳烯烴的反應裝置，主要包括流化床反應區(qū)3、流化床沉降區(qū)4、再生器再生區(qū)18、再生器沉降區(qū)19、第一提升管反應器2、第二提升管反應器13、催化劑循環(huán)區(qū)、汽提區(qū)8，流化床沉降區(qū)4位于流化床反應區(qū)3上部，流化床沉降區(qū)4上部開有產品氣出口 5，流化床反應區(qū)3下部開有催化劑出口，與汽提區(qū)6相連，汽提區(qū)8下部開有催化劑出口，通過管線與再生器再生區(qū)18相連， 再生器再生區(qū)18上部與再生器沉降區(qū)19相連，下部開有兩個催化劑出口，分別與第一提升管反應器2和第二提升管反應器13相連，第一提升管反應器2和第二提升管反應器13出口均進入流化床沉降區(qū)4。上述技術方案中，所述流化床為密相流化床；所述第一提升管反應器2位于流化床反應區(qū)3、流化床沉降區(qū)4及汽提區(qū)8內部；所述催化劑包括選自SAP0-34或ZSM-5的分子篩；所述第一提升管反應器2進料為烯烴質量含量在60%以上的混合C4以上重質烴，第二提升管反應器13進料為乙烯質量含量在30%以上的輕質烴；所述流化床沉降區(qū)4、再生器沉降區(qū)19內設有1 3級氣固旋風分離器；所述第一提升管反應器2和第二提升管反應器13出口設有氣固旋風分離器；所述再生器再生區(qū)18下部兩個催化劑出口分別與再生催化劑輸送立管16相連。本發(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn)，碳四烯烴或乙烯在一定的條件下可以生成丙烯等低碳烯烴。本發(fā)明所述方法中設置了三個反應區(qū)，流化床反應區(qū)用于較低溫度下甲醇轉化制烯烴， 第一提升管反應器用于轉化碳四以上重質烴，第二提升管反應器用于轉化乙烯等輕質烴， 從而達到提高低碳烯烴收率的目的。提升管反應器內的催化劑直接來自再生器，攜帶的溫度和催化劑自身的活性指數(shù)都較高，有利于碳四以上烴和乙烯向丙烯等低碳烯烴轉化。另外，再生催化劑通過提升管反應器，反應后會積累一定量的積炭，本發(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn)， 一定量的積碳有利于提高甲醇轉化為低碳烯烴的選擇性，所以當這部分帶有一定量積碳的催化劑進入流化床反應區(qū)后，可以明顯提高流化床反應區(qū)內的低碳烯烴選擇性。因此，采用本發(fā)明的所述方法，可有效提高低碳烯烴的收率。采用本發(fā)明的技術方案所述流化床為密相流化床；所述第一提升管反應器2位于流化床反應區(qū)3、流化床沉降區(qū)4及汽提區(qū)6內部；所述催化劑包括選自SAP0-34或ZSM-5 的分子篩；所述第一提升管反應器2進料為烯烴質量含量在60%以上的混合C4以上重質烴，第二提升管反應器13進料為乙烯質量含量在30%以上的輕質烴；所述流化床沉降區(qū)4、 再生器沉降區(qū)19內設有1 3級氣固旋風分離器；所述第一提升管反應器2和第二提升管反應器13出口設有氣固旋風分離器；所述再生器再生區(qū)18下部兩個催化劑出口分別與再生催化劑輸送立管16相連，低碳烯烴碳基收率最高達到90. 23 % (重量)，丙烯碳基收率最高達到69. 57% (重量)，取得了較好的技術效果。


圖1為本發(fā)明所述方法的流程示意圖。圖1中，1為第一提升管反應器底部進料；2為第一提升管反應器；3為流化床反應區(qū)；4為流化床沉降區(qū)；5為流化床反應器產物出口管線；6為氣固旋風分離器；7為流化床反應區(qū)進料管線；8為汽提區(qū)；9為待生催化劑輸送管線；10為汽提蒸汽管線；11為第二提升管反應器底部進料；12為待生催化劑提升介質進料管線；13為第二提升管反應器；14為待生催化劑輸送管路中的提升段；15為輸送再生催化劑至第一提升管反應器的輸送介質進料管線；16為再生催化劑輸送立管；17為再生介質入口管線；18為再生器再生區(qū)；19為再生器沉降區(qū)；20為氣固旋風分離器；21為再生煙氣出口管線；22為輸送再生催化劑至第二提升管反應器的輸送介質進料管線。原料經(jīng)進料管線7進入流化床反應區(qū)3中，與分子篩催化劑接觸，反應生成含有低碳烯烴的產品物流I，失活催化劑從待生催化劑斜管9進入再生器18再生。再生完成后的催化劑從再生催化劑立管16分兩路分別進入第一提升管反應器2和第二提升管反應器13 中，分別與自管線1和11來的原料接觸后進入流化床沉降區(qū)4，第一和第二提升管反應器生成的產品物流與產品物流I混合進入分離工段，催化劑經(jīng)氣固分離后在流化床反應區(qū)3繼續(xù)參與反應。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。
具體實施例方式實施例1在如圖1所示的反應裝置中，流化床為密相流化床，第一提升管反應器2位于流化床反應區(qū)3、流化床沉降區(qū)4及汽提區(qū)8內部，流化床沉降區(qū)4、再生器沉降區(qū)19內各設有 3級氣固旋風分離器，第一提升管反應器2和第二提升管反應器13出口設有氣固旋風分離器，再生器再生區(qū)18下部兩個催化劑出口分別與再生催化劑輸送立管16相連反應區(qū)。流化床反應區(qū)3的平均溫度為425°C，反應壓力以表壓計為0. IMPa,氣體線速為0. 72米/秒； 第一提升管反應器2平均溫度為551°C，反應壓力以表壓計為0. IMPa，氣體線速為5. 0米/ 秒；第二提升管反應器13平均溫度為547°C，反應壓力以表壓計為0. IMPa，氣體線速為5. 7 米/秒。流化床反應區(qū)3底部進料為純甲醇，進料為2千克/小時，催化劑為SAP0-34，第一提升管反應器2底部進料為混合碳四，烯烴含量為88% (重量)，進料量為0. 54千克/小時，同時第一提升管反應區(qū)2底部進料添加水蒸氣作為稀釋劑，水蒸氣與混合碳四的重量比為1 1，第二提升管反應器13底部進料為乙烯質量含量為47%的輕烴，其中還包括甲烷9%、乙烷12%、丙烷22%，其余8%為氫氣、CO、CO2等，循環(huán)系統(tǒng)平穩(wěn)運行后，保持劑醇比例系數(shù)在2. 8，保持催化劑流動控制的穩(wěn)定性，反應器出口產物采用在線氣相色譜分析， 低碳烯烴碳基收率達到90. 23% (重量)，乙烯與丙烯的重量比為0.74 1。實施例2按照實施例1所述的條件，流化床沉降區(qū)4、再生器沉降區(qū)19內各設有1級氣固旋風分離器，催化劑為ZSM-5，硅鋁比為75，保持劑醇比例系數(shù)在1. 7，循環(huán)系統(tǒng)平穩(wěn)運行后，保持催化劑流動控制的穩(wěn)定性，反應器出口產物采用在線氣相色譜分析，低碳烯烴碳基收率達到75. 48% (重量)，其中丙烯碳基收率達到69. 57% (重量)。實施例3按照實施例1所述的條件，第一提升管反應器2底部進料為混合碳四，烯烴含量為 61 % (重量)，進料量為0. 71千克/小時，同時第一提升管反應器2底部進料添加水蒸氣作為稀釋劑，水蒸氣與混合碳四的重量比為0.8 1，第二提升管反應器13底部進料為乙烯質量含量為31%的輕烴，其中還包括甲烷10. 2%、乙烷18%、丙烷27%，其余13. 8%為氫氣、CO、CO2等，循環(huán)系統(tǒng)平穩(wěn)運行后，保持劑醇比例系數(shù)在4. 97，保持催化劑流動控制的穩(wěn)定性，反應器出口產物采用在線氣相色譜分析，低碳烯烴碳基收率達到84. 17% (重量)。比較例1按照實施例1所述的條件，不設提升管反應器，再生催化劑直接返回到流化床反應區(qū)3的下部，低碳烯烴碳基收率為79. 68%重量。顯然，采用本發(fā)明的方法，可以達到提高低碳烯烴收率、調整乙烯與丙烯比例的目的，具有較大的技術優(yōu)勢，可用于低碳烯烴的工業(yè)生產中。
權利要求
1.一種由甲醇生產低碳烯烴的反應裝置，主要包括流化床反應區(qū)(3)、流化床沉降區(qū) G)、再生器再生區(qū)(18)、再生器沉降區(qū)(19)、第一提升管反應器O)、第二提升管反應器 (13)、催化劑循環(huán)區(qū)、汽提區(qū)(8)，流化床沉降區(qū)(4)位于流化床反應區(qū)(3)上部，流化床沉降區(qū)(4)上部開有產品氣出口(5)，流化床反應區(qū)(3)下部開有催化劑出口，與汽提區(qū)(8) 相連，汽提區(qū)(8)下部開有催化劑出口，通過管線與再生器再生區(qū)(18)相連，再生器再生區(qū) (18)上部與再生器沉降區(qū)(19)相連，下部開有兩個催化劑出口，分別與第一提升管反應器 (2)和第二提升管反應器(1 相連，第一提升管反應器( 和第二提升管反應器(1 出口均進入流化床沉降區(qū)(4)。
2.根據(jù)權利要求1所述由甲醇生產低碳烯烴的反應裝置，其特征在于所述流化床為密相流化床；所述第一提升管反應器( 位于流化床反應區(qū)(3)、流化床沉降區(qū)(4)及汽提區(qū) (8)內部。
3.根據(jù)權利要求1所述由甲醇生產低碳烯烴的反應裝置，其特征在于所述催化劑包括選自SAP0-34或ZSM-5的分子篩。
4.根據(jù)權利要求1所述由甲醇生產低碳烯烴的反應裝置，其特征在于所述第一提升管反應器( 進料為烯烴質量含量在60%以上的混合C4以上重質烴，第二提升管反應器 (13)進料為乙烯質量含量在30%以上的輕質烴。
5.根據(jù)權利要求1所述由甲醇生產低碳烯烴的反應裝置，其特征在于所述流化床沉降區(qū)⑷、再生器沉降區(qū)(19)內設有1 3級氣固旋風分離器。
6.根據(jù)權利要求1所述由甲醇生產低碳烯烴的反應裝置，其特征在于所述第一提升管反應器(2)和第二提升管反應器(13)出口設有氣固旋風分離器。
7.根據(jù)權利要求1所述由甲醇生產低碳烯烴的反應裝置，其特征在于所述再生器再生區(qū)(18)下部兩個催化劑出口分別與再生催化劑輸送立管(16)相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由甲醇生產低碳烯烴的反應裝置，主要解決現(xiàn)有技術中低碳烯烴收率不高的問題。本發(fā)明通過采用一種由甲醇生產低碳烯烴的反應裝置，主要包括流化床反應區(qū)3、流化床沉降區(qū)4、再生器再生區(qū)18、再生器沉降區(qū)19、第一提升管反應器2、第二提升管反應器13、催化劑循環(huán)區(qū)、汽提區(qū)8，流化床沉降區(qū)4位于流化床反應區(qū)3上部，流化床沉降區(qū)4上部開有產品氣出口5，流化床反應區(qū)3下部開有催化劑出口，與汽提區(qū)6相連，汽提區(qū)8下部開有催化劑出口，通過管線與再生器再生區(qū)18相連，再生器再生區(qū)18上部與再生器沉降區(qū)19相連，下部開有兩個催化劑出口，分別與第一提升管反應器2和第二提升管反應器13相連，第一提升管反應器2和第二提升管反應器13出口均進入流化床沉降區(qū)4的技術方案較好地解決了上述問題，可用于低碳烯烴的工業(yè)生產中。
文檔編號C07C1/20GK102276404SQ201010199958
公開日2011年12月14日 申請日期2010年6月11日 優(yōu)先權日2010年6月11日
發(fā)明者俞志楠, 張惠明, 金永明, 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