專利名稱：甲醇制低碳烯烴反應(yīng)-再生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種甲醇制低碳烯烴反應(yīng)-再生裝置。
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(guò)石油路線來(lái)生產(chǎn)，但由于石油資源有限的供應(yīng)量及較高的價(jià)格，由石油資源生產(chǎn)乙烯、丙烯的成本不斷增加。近年來(lái)，人們開(kāi)始大力發(fā)展替代原料轉(zhuǎn)化制乙烯、丙烯的技術(shù)。其中，一類重要的用于輕質(zhì)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(guò)煤、天然氣、生物質(zhì)等能源轉(zhuǎn)化而來(lái)。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(wàn)噸級(jí)的生產(chǎn)規(guī)模。由于含氧化合物來(lái)源的廣泛性，再加上轉(zhuǎn)化生成輕質(zhì)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(lái)越多的重視。US4499327專利中對(duì)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催化劑具有很高的輕質(zhì)烯烴選擇性，而且活性也較高，可使甲醇轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)烯烴的反應(yīng)時(shí)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(shí)間范圍內(nèi)。US6166282中公布了一種氧化物轉(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(jì)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。CN1723^52中公布了帶有中央催化劑回路的多級(jí)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(gè)提升管反應(yīng)器、氣固分離區(qū)、多個(gè)偏移元件等，每個(gè)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(kāi)。本領(lǐng)域所公知的，要保證高的低碳烯烴選擇性，催化劑上需要一定數(shù)量的積碳，而且甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的過(guò)程中對(duì)反應(yīng)溫度等工藝參數(shù)十分敏感?，F(xiàn)有技術(shù)均存在由于反應(yīng)區(qū)內(nèi)催化劑積炭分布不均、反應(yīng)溫度波動(dòng)大而導(dǎo)致的低碳烯烴收率較低的問(wèn)題。另外，在甲醇制備低碳烯烴的過(guò)程中，不可避免的會(huì)產(chǎn)生某些副產(chǎn)物，如碳四以上烴等，若將這些副產(chǎn)物進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物，將會(huì)提高低碳烯烴的收率和工藝經(jīng)濟(jì)性。本發(fā)明有針對(duì)性的解決了上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有技術(shù)中存在的低碳烯烴收率不高的問(wèn)題，提供一種新的甲醇制低碳烯烴反應(yīng)-再生裝置。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(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種甲醇制低碳烯烴反應(yīng)-再生裝置，主要包括甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器3、副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器11、再生器18、溢流管12、提升管10， 副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器11上部與再生器18相連，下部與甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器3相連，再生器18內(nèi)部設(shè)有脫氣區(qū)20，脫氣區(qū)20內(nèi)催化劑通過(guò)溢流管12進(jìn)入副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器11，副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器11下部開(kāi)有催化劑出口，通過(guò)催化劑輸送管5與甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器3相連，甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器3內(nèi)部設(shè)有汽提區(qū)6，汽提區(qū)6內(nèi)催化劑通過(guò)提升管10進(jìn)入再生器18，甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器3和副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器11上部開(kāi)有產(chǎn)品出口，再生器18頂部開(kāi)有煙氣出口。上述技術(shù)方案中，所述催化劑包括SAP0-34分子篩；所述產(chǎn)品出口和煙氣出口前均設(shè)置氣固旋風(fēng)分離器；所述脫氣區(qū)20脫氣介質(zhì)選自水蒸氣，汽提區(qū)6汽提介質(zhì)選自水蒸氣，提升管10提升介質(zhì)選自水蒸氣；所述再生器18通過(guò)內(nèi)置取熱器控制再生溫度；所述甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器3可設(shè)置外置或內(nèi)置取熱器控制反應(yīng)溫度；所述脫氣區(qū)20和汽提區(qū)6側(cè)壁上部開(kāi)有至少一個(gè)催化劑入口 ；所述副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器11產(chǎn)品和甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器3產(chǎn)品共用一套分離流程；所述副產(chǎn)物為碳四 碳六混合烴；所述混合烴中碳四烴質(zhì)量含量大于 80 %，烯烴質(zhì)量含量大于60 %。甲醇制低碳烯烴反應(yīng)過(guò)程中不可避免的會(huì)產(chǎn)生碳四以上烴等副產(chǎn)物，這部分副產(chǎn)物產(chǎn)率高、且烯烴含量高，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，這部分烯烴含量很高的碳四以上混合烴是很好的生產(chǎn)低碳烯烴的原料。采用本發(fā)明的方法，設(shè)置一個(gè)副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化器，主要用于轉(zhuǎn)化甲醇制低碳烯烴過(guò)程中形成的碳四 碳六烴副產(chǎn)物，用于增產(chǎn)低碳烯烴。副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化器的催化劑直接來(lái)自再生器，有利于保證碳四以上烴轉(zhuǎn)化所需的反應(yīng)溫度和催化劑活性。本發(fā)明人通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，碳四以上烴轉(zhuǎn)化會(huì)在催化劑上生成積碳，而生成的積碳顯著提高了催化劑的選擇性，有利于甲醇高選擇性的生產(chǎn)低碳烯烴。同時(shí)，高溫再生催化劑通過(guò)副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化器后， 溫度有所降低，相應(yīng)減少了甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的取熱負(fù)荷。另外，現(xiàn)有技術(shù)一般均采用反應(yīng)器、再生器并列布置，占地空間較大、催化劑輸送管路較長(zhǎng)。本發(fā)明中采用再生器、副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化器、甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器同軸布置，大大減少了傳統(tǒng)反應(yīng)-再生裝置的占地空間，同時(shí)催化劑輸送管路大大縮短。采用本發(fā)明的技術(shù)方案所述催化劑包括SAP0-34分子篩；所述產(chǎn)品出口和煙氣出口前均設(shè)置氣固旋風(fēng)分離器；所述脫氣區(qū)20脫氣介質(zhì)選自水蒸氣，汽提區(qū)6汽提介質(zhì)選自水蒸氣，提升管10提升介質(zhì)選自水蒸氣；所述再生器18通過(guò)內(nèi)置取熱器控制再生溫度； 所述甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器3可設(shè)置外置或內(nèi)置取熱器控制反應(yīng)溫度；所述脫氣區(qū)20和汽提區(qū) 6側(cè)壁上部開(kāi)有至少一個(gè)催化劑入口 ；所述副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器11產(chǎn)品和甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器 3產(chǎn)品共用一套分離流程；所述副產(chǎn)物為碳四 碳六混合烴；所述混合烴中碳四烴質(zhì)量含量大于80%，烯烴質(zhì)量含量大于60%，甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器出口產(chǎn)品中低碳烯烴碳基收率達(dá)到 80. 67% (重量)，副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器出口產(chǎn)品中低碳烯烴收率達(dá)到35. 47% (重量)，取得了較好的技術(shù)效果。


圖1為本發(fā)明所述方法的流程示意圖。圖1中，1為提升管提升介質(zhì)進(jìn)料；2為汽提介質(zhì)進(jìn)料；3為甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器；4為甲醇原料進(jìn)料；5為催化劑輸送管；6為汽提區(qū)；7為汽提區(qū)側(cè)壁催化劑入口 ；8為反應(yīng)器外取熱器；9為氣固旋風(fēng)分離器；10為提升管；11為副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器；12為溢流管；13為氣固旋風(fēng)分離器；14為副產(chǎn)物進(jìn)料；15為產(chǎn)品出口 ；16為集氣室；17為再生介質(zhì)進(jìn)料；18為再生器；19為脫氣介質(zhì)進(jìn)料；20為脫氣區(qū)；21為再生器取熱器；22為氣固旋風(fēng)分離器；23為煙氣出口。原料經(jīng)進(jìn)料管線4進(jìn)入甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器3中，與分子篩催化劑接觸，反應(yīng)生成含有低碳烯烴的產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)氣固快速分離設(shè)備9分離后進(jìn)入集氣室16，失活催化劑經(jīng)過(guò)汽提區(qū)6 汽提后通過(guò)提升管10進(jìn)入再生器18再生，再生催化劑通過(guò)溢流管12進(jìn)入副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器11中，與碳四以上烴等副產(chǎn)物接觸，生成的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)氣固旋風(fēng)分離器13分離后進(jìn)入集氣室，副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器內(nèi)的催化劑通過(guò)催化劑輸送管5進(jìn)入甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器3中，繼續(xù)與甲醇反應(yīng)。下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)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1在如圖1所示的反應(yīng)-再生裝置中，只是未設(shè)置集氣室，甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器產(chǎn)品和副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器產(chǎn)品分開(kāi)在線分析。甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的平均溫度為450°C，床層密度為170 千克/立方米，副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的平均溫度為552°C，床層密度為220千克/立方米。反應(yīng)-再生系統(tǒng)壓力為常壓，甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器以純度為99. 5%的甲醇進(jìn)料，進(jìn)料為1千克/小時(shí)，催化劑為SAP0-34，汽提區(qū)汽提介質(zhì)、脫氣區(qū)脫氣介質(zhì)、提升管提升介質(zhì)均為水蒸氣，再生器設(shè)置內(nèi)取熱盤管控制再生溫度，再生溫度為674°C。副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器進(jìn)料為碳四以上混合烴，其中碳四烴質(zhì)量含量為91%，烯烴質(zhì)量含量為87%，再生催化劑積碳量為0. 47%, 從副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中出來(lái)的催化劑積碳量為1.6%，保持催化劑流動(dòng)控制的穩(wěn)定性，反應(yīng)器出口產(chǎn)物均采用在線氣相色譜分析，甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器出口產(chǎn)品中低碳烯烴碳基收率為 80.67% (重量)，副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器出口產(chǎn)品中低碳烯烴收率為35.47% (重量)。實(shí)施例2按照實(shí)施例1所述的條件，副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器進(jìn)料為碳四以上混合烴，其中碳四烴質(zhì)量含量為80%，烯烴質(zhì)量含量為60%，再生催化劑積碳量為0. 27%，從副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中出來(lái)的催化劑積碳量為1. 18%，保持催化劑流動(dòng)控制的穩(wěn)定性，反應(yīng)器出口產(chǎn)物均采用在線氣相色譜分析，甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器出口產(chǎn)品中低碳烯烴碳基收率為80. 48% (重量)，副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器出口產(chǎn)品中低碳烯烴收率為30. 61% (重量)。比較例1按照實(shí)施例1所述的條件，不設(shè)副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，再生催化劑直接返回到甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器下部，低碳烯烴碳基收率為79. 63%重量。顯然，采用本發(fā)明的方法，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(shì)，可用于低碳烯烴的工業(yè)生產(chǎn)中。
權(quán)利要求
1.一種甲醇制低碳烯烴反應(yīng)-再生裝置，主要包括甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器(3)、副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器(11)、再生器(18)、溢流管(12)、提升管(10)，副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器(11)上部與再生器(18)相連，下部與甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器C3)相連，再生器(18)內(nèi)部設(shè)有脫氣區(qū)(20)，脫氣區(qū) (20)內(nèi)催化劑通過(guò)溢流管(1 進(jìn)入副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器(11)，副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器(11)下部開(kāi)有催化劑出口，通過(guò)催化劑輸送管(5)與甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器(3)相連，甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器(3) 內(nèi)部設(shè)有汽提區(qū)(6)，汽提區(qū)(6)內(nèi)催化劑通過(guò)提升管(10)進(jìn)入再生器(18)，甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器(3)和副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器(11)上部開(kāi)有產(chǎn)品出口，再生器(18)頂部開(kāi)有煙氣出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇制低碳烯烴反應(yīng)-再生裝置，其特征在于所述催化劑包括 SAP0-34分子篩。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇制低碳烯烴反應(yīng)-再生裝置，其特征在于所述產(chǎn)品出口和煙氣出口前均設(shè)置氣固旋風(fēng)分離器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇制低碳烯烴反應(yīng)-再生裝置，其特征在于所述脫氣區(qū)00) 脫氣介質(zhì)選自水蒸氣，汽提區(qū)(6)汽提介質(zhì)選自水蒸氣，提升管(10)提升介質(zhì)選自水蒸氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇制低碳烯烴反應(yīng)-再生裝置，其特征在于所述再生器(18) 通過(guò)內(nèi)置取熱器控制再生溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇制低碳烯烴反應(yīng)-再生裝置，其特征在于所述甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器C3)可設(shè)置外置或內(nèi)置取熱器控制反應(yīng)溫度。
7 根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇制低碳烯烴反應(yīng)-再生裝置，其特征在于所述脫氣區(qū)00) 和汽提區(qū)(6)側(cè)壁上部開(kāi)有至少一個(gè)催化劑入口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇制低碳烯烴反應(yīng)-再生裝置，其特征在于所述副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器(11)產(chǎn)品和甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器(3)產(chǎn)品共用一套分離流程。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇制低碳烯烴反應(yīng)-再生裝置，其特征在于所述副產(chǎn)物為碳四 碳六混合烴。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述甲醇制低碳烯烴反應(yīng)-再生裝置，其特征在于所述混合烴中碳四烴質(zhì)量含量大于80 %，烯烴質(zhì)量含量大于60 %。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種甲醇制低碳烯烴反應(yīng)-再生裝置，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中反應(yīng)-再生裝置低碳烯烴收率不高的問(wèn)題。本發(fā)明通過(guò)采用一種甲醇制低碳烯烴反應(yīng)-再生裝置，主要包括甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器3、副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器11、再生器18、溢流管12、提升管10，副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器11上部與再生器18相連，下部與甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器3相連，再生器18內(nèi)部設(shè)有脫氣區(qū)20，脫氣區(qū)20內(nèi)催化劑通過(guò)溢流管12進(jìn)入副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器11，副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器11下部開(kāi)有催化劑出口，通過(guò)催化劑輸送管5與甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器3相連，甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器3內(nèi)部設(shè)有汽提區(qū)6，汽提區(qū)6內(nèi)催化劑通過(guò)提升管10進(jìn)入再生器18，甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)器3和副產(chǎn)物轉(zhuǎn)化反應(yīng)器11上部開(kāi)有產(chǎn)品出口，再生器18頂部開(kāi)有煙氣出口的技術(shù)方案較好地解決了上述問(wèn)題，可用于低碳烯烴的工業(yè)生產(chǎn)中。
文檔編號(hào)C07C11/04GK102276400SQ20101019997
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月11日
發(fā)明者張惠明, 王洪濤, 鐘思青, 齊國(guó)禎 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司上海石油化工研究院