專利名稱：用甲醇和石腦油制備低碳烯烴的反應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用甲醇和石腦油制備低碳烯烴的反應(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)化生成輕質(zhì)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。石腦油是一種輕質(zhì)油品，由原油蒸餾或石油二次加工切取相應(yīng)餾分而得。其沸點范圍依需要而定，通常為較寬的餾程，如20-220°C。石腦油是管式爐裂解制取乙烯，丙烯及催化重整制取苯、甲苯、二甲苯的重要原料。作為裂解原料，要求石腦油組成中烷烴和環(huán)烷烴的含量不低于70% (體積)。石腦油催化裂解制低碳烯烴則是在催化劑存在的條件下，對石油烴類進行裂解來獲得低碳烯烴的生產(chǎn)過程。同傳統(tǒng)的管式爐蒸汽熱裂解相比，該過程反應(yīng)溫度比蒸汽裂解反應(yīng)約低50 200°C，能耗顯著降低；裂解爐管內(nèi)壁結(jié)焦速率也會降低，從而可延長操作周期，增加爐管壽命；同時二氧化碳排放也會降低，減輕了污染，并可靈活調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。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。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。但該方法存在低碳烯烴收率較低的缺點。EP0448000和EP0882692中公布了一種甲醇生產(chǎn)丙烯的方法，甲醇首先轉(zhuǎn)化為DME和水，然后將混合物輸送到第一臺反應(yīng)器，并向該反應(yīng)器中加入蒸汽。在第一反應(yīng)器中甲醇和(或)二甲醚或其混合物與催化劑接觸進行反應(yīng)，催化劑采用含ZnO和CdO的專用ZSM-5催化劑，反應(yīng)溫度280 570°C，壓力O. 01 O. IMPa，制備得到以丙烯為主要烴類的產(chǎn)品。較重產(chǎn)物如C5+烴繼續(xù)在第二臺反應(yīng)器中進行反應(yīng)轉(zhuǎn)化為以丙烯為主的烴類，經(jīng)冷卻后送回分離器。產(chǎn)品經(jīng)壓縮、進一步精制后可得到純度為97%的化學(xué)級丙烯。但是該工藝中采用多個固定床反應(yīng)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(fù)雜。US 20070083071公布了一種烴催化裂解生產(chǎn)乙烯、丙烯的工藝方法，烴原料在催化裂解爐中轉(zhuǎn)化為包括低碳烯烴的產(chǎn)品，然后將產(chǎn)品物流通過一系列工藝分離成C2 C3烷烴、C2 C3烯烴、C4+烴三種物流，將C2 C3烷烴返回管式裂解爐進行熱裂解，C4+烴返回催化裂解爐進行催化裂解，最終得到較高收率的乙烯、丙烯產(chǎn)品。該方法采用提升管反應(yīng)器，反應(yīng)物停留時間較短，低碳烯烴產(chǎn)品單程收率較低。由于石腦油催化裂解和甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴反應(yīng)的目的產(chǎn)物一低碳烯烴相同，而且各自產(chǎn)品中的主要組分種類大致相同，采用的催化劑體系也大致相同，而從反應(yīng)機理角度講，都存在由大分子烴或中間體裂解為小分子烴類的過程，因此這兩種工藝技術(shù)是有條件進行耦合的。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不高的問題，提供 一種新的用甲醇和石腦油制備低碳烯烴的反應(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。為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種用甲醇和石腦油制備低碳烯烴的反應(yīng)裝置，主要包括提升管17、提升管1112、提升管1118、沉降器17和再生器10，沉降器17和再生器10同軸布置，沉降器17位于再生器10上部，提升管I 7和提升管1112的進口端位于再生器10內(nèi)，出口端位于沉降器17內(nèi)，沉降器17底部為汽提區(qū)18，汽提區(qū)18下部開有至少兩個催化劑出口，一個通過待生立管11與再生器10相連，一個通過管線9與提升管III8相連，提升管III8與沉降器17并列布置，提升管III8出口端位于沉降器17內(nèi)，沉降器17頂部開有產(chǎn)品氣出口 21。上述技術(shù)方案中，所述催化劑包括ZSM-5分子篩；所述提升管17進口端位于再生器10下部的脫氣區(qū)5內(nèi)，提升管1112進口端位于再生器10下部的脫氣區(qū)25內(nèi)；所述提升管II18出口設(shè)置粗旋20，粗旋20氣相出口與氣固旋風(fēng)分離器19的入口相連。本發(fā)明中，所述ZSM-5分子篩的SiO2Al2O3摩爾比為10 100 ;所述再生催化劑積炭量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 01 O. 5% ;所述提升管17進料中除石腦油外還包括水蒸氣，水蒸氣與石腦油的重量比為O. 05 1.5 I ;所述提升管1112的進料為分離工段分離出的C4以上烴；所述提升管III8的進料主要為甲醇；所述石腦油餾程在20°C 220°C之間；所述提升管17中反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度為580 690°C，反應(yīng)壓力以表壓計為O. 01 O. 3MPa，氣相線速為4 10米/秒；提升管II12中反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度為560 660°C，反應(yīng)壓力以表壓計為O. 01 O. 3MPa，氣相線速為4 10米/秒；提升管II18中反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度為425 500°C，反應(yīng)壓力以表壓計為O. 01 O. 3MPa，氣相線速為4 10米/秒；所述沉降器17中的催化劑經(jīng)汽提后至少分為兩部分，40 70%進入再生器10再生，30 60%進入提升管ΠΙ8。本發(fā)明所述的ZSM-5分子篩可以采用本領(lǐng)域所公知的方法，如水熱合成法，進行制備，在所述分子篩催化劑上會選擇性的負(fù)載具有脫氫功能的金屬，脫氫功能的金屬選自元素周期表中IB、IIB、VB、VIB、VIIB或VIII族中的至少一種，而將脫氫功能的金屬負(fù)載于ZSM-5分子篩上的方法可采用本領(lǐng)域所公知的方法，如浸潰法或共沉淀法。負(fù)載脫氫功能金屬的ZSM-5分子篩制備好后，加入粘結(jié)劑，做成混合漿料，采用噴霧干燥方法進行干燥成型，然后將成型后的催化劑粉末置于焙燒爐中進行焙燒，冷卻后得到催化劑樣品。粘結(jié)劑可選擇 SiO2、Al2O3 等。采用本發(fā)明的裝置，設(shè)置三根提升管，提升管17主要用于轉(zhuǎn)化石腦油為低碳烯烴，提升管1112主要用于轉(zhuǎn)化分離出來的C4以上烴，提升管III8用于轉(zhuǎn)化甲醇為低碳烯烴。提升管17和提升管1112主體位于再生器10內(nèi)，反應(yīng)溫度高，再生催化劑活性高，有利于石腦油和C4以上烴在提升管中高轉(zhuǎn)化率的生成低碳烯烴，從提升管17和提升管1112中出來的催化劑上有一定量的積碳，但催化劑活性仍然很高，可進一步用于甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴，同時催化劑上的積碳可有助于低碳烯烴選擇性的提高，同時沉降器17內(nèi)的催化劑經(jīng)過高碳烴裂解等吸熱反應(yīng)、汽提后，溫度降可降低至甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴的溫度區(qū)間，保證甲醇高選擇性的轉(zhuǎn)化為低碳烯烴。因此，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。采用本發(fā)明的技術(shù)方案所述催化劑包括ZSM-5分子篩；所述提升管17進口端位 于再生器10下部的脫氣區(qū)5內(nèi)，提升管1112進口端位于再生器10下部的脫氣區(qū)25內(nèi)；所述提升管II18出口設(shè)置粗旋20，粗旋20氣相出口與氣固旋風(fēng)分離器19的入口相連，低碳烯烴碳基收率可達(dá)到62. 19%重量，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I中，I為再生介質(zhì)入口管線；2為待生塞閥；3為甲醇進料管線；4為提升管III下部提升段；5為提升管I下部脫氣區(qū)；6為石腦油進料管線；7為提升管I ;8為提升管III ;9為催化劑從沉降器進入提升管III的管線；10為再生器；11為待生立管；12為提升管II ；13為脫氣介質(zhì)入口管線；14為汽提介質(zhì)入口管線；15為再生器氣固旋風(fēng)分離器；16為煙氣出口；17為沉降器；18為汽提區(qū)；19為氣固旋風(fēng)分離器；20為提升管III出口粗旋；21為產(chǎn)品出口管線；22為C4以上烴進料管線；23為脫氣介質(zhì)入口管線；24為溢流孔；25為提升管II下部脫氣區(qū)。包括石腦油的原料進入提升管17，與再生催化劑接觸，生成包括低碳烯烴的產(chǎn)品物流和催化劑一起進入沉降器17，經(jīng)氣固分離后，產(chǎn)品物流進入分離工段，分離得到低碳烯烴產(chǎn)品，分離出的C4以上烴進入提升管1112，與再生催化劑接觸，生成包括低碳烯烴的產(chǎn)品物流和催化劑一起進入所述沉降器17 ;所述沉降器17中的催化劑經(jīng)汽提后至少分為兩部分，一部分經(jīng)待生立管11進入再生器10再生，形成的所述再生催化劑進入提升管17和1112，一部分經(jīng)管線9進入提升管1118，與包括甲醇的原料接觸，生成包括低碳烯烴的產(chǎn)品物流和催化劑一起進入所述沉降器17。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I在如圖I所示的反應(yīng)裝置中，石腦油原料進入提升管17，與再生催化劑接觸，生成包括低碳烯烴的產(chǎn)品物流和催化劑一起進入沉降器17，經(jīng)氣固分離后，產(chǎn)品物流進入分離工段，分離得到低碳烯烴產(chǎn)品，分離出的C4以上烴進入提升管1112，與再生催化劑接觸，生成包括低碳烯烴的產(chǎn)品物流和催化劑一起進入所述沉降器17，所述沉降器17中的催化劑經(jīng)汽提后分為兩部分，40%進入再生器10再生，形成的所述再生催化劑進入提升管17和1112，60%進入提升管1118，與甲醇原料接觸，生成包括低碳烯烴的產(chǎn)品物流和催化劑一起進入所述沉降器17。沉降器17和再生器10同軸布置，沉降器17位于再生器10上部，提升管17和1112的進口端位于再生器10內(nèi)，出口端位于沉降器17內(nèi)。所述提升管17進口端位于再生器10下部的脫氣區(qū)5內(nèi)，提升管1112進口端位于再生器10下部的脫氣區(qū)25內(nèi)；所述提升管ΠΙ8出口設(shè)置粗旋20，粗旋20氣相出口與氣固旋風(fēng)分離器19的入口相連。所述催化劑為ZSM-5，ZSM-5分子篩SiO2Al2O3摩爾比為10，再生催化劑積炭量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 01%，提升管17進料中還包括水蒸氣，水蒸氣與石腦油的重量比為O. 05 1，石腦油組成見表I。提升管17中反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度為580°C，反應(yīng)壓力以表壓計為O. OlMPa,氣相線速為4米/秒；提升管1112中反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度為560°C，反應(yīng)壓力以表壓計為
O.OlMPa,氣相線速為4米/秒；提升管II18中反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度為425°C，反應(yīng)壓力以 表壓計為0.0110^，氣相線速為4米/秒。甲醇與石腦油進料重量比為I : I。保持催化劑流動控制的穩(wěn)定性，產(chǎn)品氣采用在線氣相色譜分析，低碳烯烴碳基收率為53. 34%重量。表I石腦油典型組成
權(quán)利要求
1.一種用甲醇和石腦油制備低碳烯烴的反應(yīng)裝置，主要包括提升管I (7)、提升管II(12)、提升管III (8)、沉降器(17)和再生器(10)，沉降器(17)和再生器(10)同軸布置，沉降器(17)位于再生器(10)上部，提升管I (7)和提升管II (12)的進口端位于再生器(10)內(nèi)，出口端位于沉降器(17)內(nèi)，沉降器(17)底部為汽提區(qū)(18)，汽提區(qū)(18)下部開有至少兩個催化劑出口，一個通過待生立管(11)與再生器(10)相連，一個通過管線(9)與提升管III (8)相連，提升管111(8)與沉降器(17)并列布置，提升管111(8)出口端位于沉降器(17)內(nèi)，沉降器(17)頂部開有產(chǎn)品氣出口( 21)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述用甲醇和石腦油制備低碳烯烴的反應(yīng)裝置，其特征在于所述催化劑包括ZSM-5分子篩。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述用甲醇和石腦油制備低碳烯烴的反應(yīng)裝置，其特征在于所述提升管I (7)進口端位于再生器(10)下部的脫氣區(qū)(5)內(nèi)，提升管11(12)進口端位于再生器(10)下部的脫氣區(qū)(25)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述用甲醇和石腦油制備低碳烯烴的反應(yīng)裝置，其特征在于所述提升管111(8)出口設(shè)置粗旋(20)，粗旋(20)氣相出口與氣固旋風(fēng)分離器(19)的入口相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用甲醇和石腦油制備低碳烯烴的反應(yīng)裝置，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中低碳烯烴收率低的問題。本發(fā)明通過采用主要包括提升管I7、提升管II12、提升管III8、沉降器17和再生器10，沉降器17和再生器10同軸布置，沉降器17位于再生器10上部，提升管I 7和提升管II12的進口端位于再生器10內(nèi)，出口端位于沉降器17內(nèi)，沉降器17底部為汽提區(qū)18，汽提區(qū)18下部開有至少兩個催化劑出口，一個通過待生立管11與再生器10相連，一個通過管線9與提升管III8相連，提升管III8與沉降器17并列布置，提升管III8出口端位于沉降器17內(nèi)，沉降器17頂部開有產(chǎn)品氣出口21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C07C4/06GK102875284SQ20111019348
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, 王莉, 陳偉 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