專利名稱：改進(jìn)的驟冷塔催化劑的回收的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及甲醇制烯烴的轉(zhuǎn)化。本發(fā)明尤其涉及用于甲醇至烯烴轉(zhuǎn)化過程的催化劑的回收。
背景技術(shù)：
石油原料裂化成烯烴是生產(chǎn)烯烴的常規(guī)方法。石油原料的裂化通過催化裂化、蒸汽裂化或這兩種方法的某種組合來完成。生成的烯烴通常為輕質(zhì)烯烴，如乙烯和丙烯。乙烯和丙烯的輕質(zhì)烯烴產(chǎn)品具有很大市場。當(dāng)來自原油的石油原料面臨價格上漲時有利地是提供乙烯和丙烯的其它來源。同樣眾所周知烯烴可由含氧物制得。最常見的含氧物轉(zhuǎn)化為烯烴是由甲醇生產(chǎn)輕質(zhì)烯烴，其中甲醇可由其它來源(包括生物質(zhì)，和天然氣)產(chǎn)生。將含氧物轉(zhuǎn)化為烯烴的方法是一種利用含氧物，如甲醇，并將其轉(zhuǎn)化為更高價值產(chǎn)品如制塑料的單體，如乙烯和丙烯的重要方法。將含氧物轉(zhuǎn)化為烯烴的過程是催化過程， 催化劑通常為分子篩催化劑。ZSM型分子篩是該催化過程中常用的分子篩，但更特別地是， 現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)硅鋁磷酸鹽(SAPO)分子篩在該反應(yīng)中作用良好。SAPO的合成是通過將硅源、鋁源和磷源與有機(jī)模板劑混合形成混合物，然后在反應(yīng)條件下晶化分子篩。很多因素會影響分子篩的形成，包括不同組分的相對量，混合順序， 反應(yīng)條件例如溫度和壓力以及有機(jī)模板劑的選擇。然而，MTO催化劑價格高且易于腐蝕。腐蝕產(chǎn)生的催化劑微粉攜帶在MTO反應(yīng)器流出物料流中。催化劑微粉會對下游設(shè)備帶來問題。發(fā)明概述本發(fā)明改善了從反應(yīng)器流出物料流中取出固體催化劑微粉。當(dāng)攜帶微粉通過下游設(shè)備時當(dāng)前的維護(hù)和運(yùn)行問題會引發(fā)明顯損失。本發(fā)明是一種用于驟冷來自使用催化劑的烴反應(yīng)器的流出物料流的方法。將流出物料流通至驟冷塔。循環(huán)水料流傳輸至驟冷塔并階式向下(cascades down)通過塔與流出物料流接觸。將第二水料流傳輸至驟冷塔并產(chǎn)生水液滴噴霧用于與流出物料流接觸。將噴霧引向流出物料流流動的蒸氣通道。流出物料流與階式通過塔的第一水料流接觸，并且與第二噴霧液滴料流接觸，從而得到固體顆粒含量減少的驟冷的流出物料流，以及水和固體出口料流。在一個實(shí)施方式中，反應(yīng)器流出物料流是來自甲醇制烯烴反應(yīng)器的流出物料流。 驟冷塔包括圓盤狀塔板和圓環(huán)形塔板，在所述塔板處第一水料流形成當(dāng)流出物料流流經(jīng)驟冷塔時使流出物料流穿過的水簾。改善固體催化劑顆粒的接觸和濕潤性的一方面是在循環(huán)水料流中加入表面活性劑。由以下詳述及附圖，本發(fā)明的其它目的、優(yōu)勢及應(yīng)用對本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的。CN 102527171 A
附圖簡述

圖1是驟冷塔的現(xiàn)有設(shè)計(jì)；圖2是具有逆向流的驟冷塔的改進(jìn)設(shè)計(jì)；及圖3是具有同向流的驟冷塔的改進(jìn)設(shè)計(jì)。發(fā)明詳述許多烴工藝包括冷卻和/或驟冷產(chǎn)品流出物料流。其可包括在料流傳輸至后續(xù)反應(yīng)單元前對中間工藝料流的驟冷。其中處理流出物料流中驟冷是一個因素的領(lǐng)域是甲醇制烯烴(MTO)的轉(zhuǎn)化過程。MTO過程包括甲醇原料流在反應(yīng)器中與催化劑接觸，從而生成流出物料流。MTO反應(yīng)器流出物包含催化劑微粉，現(xiàn)有的方法含有驟冷塔，如圖1所示。該方法包括將含有反應(yīng)器蒸氣的流出物料流10傳輸至驟冷塔20，其中蒸氣向上流過塔20并通過蒸氣出口 22。水性驟冷料流M流入塔20中并向下經(jīng)過一系列圓盤狀塔板沈和圓環(huán)形塔板觀。驟冷料流是為了在塔20底部捕獲催化劑微粉。收集具有微粉的驟冷料流30，過濾并泵送繞返回至驟冷料流入口對。然而，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)微粉催化劑顆粒目前從塔的頂部通過。 過濾器和管道已顯示出硬的混凝土狀材料，該材料認(rèn)為是催化劑微粉。這些微粉淤塞一直到產(chǎn)品壓縮機(jī)的下游設(shè)備。此外，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)催化劑微粉仍具有一些活性并可回收至它們所來源的反應(yīng)器中。這可延長反應(yīng)器的周期。本發(fā)明是一種改進(jìn)的驟冷塔方法和設(shè)計(jì)以進(jìn)一步從反應(yīng)器流出物蒸氣料流中取出催化劑微粉。如圖2所示的方法包括加入噴霧料流從而形成進(jìn)一步清除(knocks out) 催化劑微粉的液體盾(liquid shield)。方法包括將反應(yīng)器流出物料流10通入驟冷塔20 中。循環(huán)水料流M傳輸?shù)襟E冷塔20，在驟冷塔中水階式向下至一系列的圓盤狀塔板沈和圓環(huán)形塔板觀，其中蒸氣穿過階式流動的水。該方法還包括將第二水料流40傳輸至一系列的噴射嘴42生成水滴的噴霧44。噴嘴42的設(shè)置使得噴霧44鋪展在圓環(huán)形觀塔板中的開口上。當(dāng)流出物料流上升通過驟冷塔20時其與階式流動的水料流及來自噴嘴的噴霧44接觸。驟冷的流出物料流22離開驟冷塔20的頂部，水和固體料流30離開在塔20的底部。雖然上述的方法用的是具有圓盤狀和圓環(huán)形塔板的塔，該方法可包括其它塔板設(shè)計(jì)，其中第一料流階式向下到塔中經(jīng)過塔板，并可能往返地穿梭于塔中。第二料流噴射在塔板的其中蒸氣以相對于驟冷水的流動為逆向流而向上流動的部分上。該方法還可包括將驟冷的流出物料流22傳輸通過旋風(fēng)裝置(未顯示)。旋風(fēng)裝置將采用機(jī)械方式以取出殘余的試圖通過兩個驟冷料流的固體催化劑微粉。這產(chǎn)生具有減少的固體催化劑微粉的驟冷的料流。在第二種實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了同向流驟冷塔，如圖3所示。該方法包括反應(yīng)器蒸氣入口料流10在驟冷塔20的頂部進(jìn)入。循環(huán)水料流M傳輸?shù)剿?0中并階式向下至多個塔板沈、28，在其中形成水簾，當(dāng)蒸氣流過塔板沈、觀時反應(yīng)器蒸氣與水簾接觸。水M 和反應(yīng)器流出物料流10向下流經(jīng)塔20進(jìn)入塔的下部32中，在此蒸氣與液體分離，形成驟冷的蒸氣料流22和液體洗滌料流30。驟冷的蒸氣料流22從塔20最后一個塔板下方的側(cè)部上的出口離開，洗滌料流30從塔20的底部離開。塔的下部32可包含罩34用于在蒸氣與液體分離時收集蒸氣。當(dāng)蒸氣沿向上的方向流動時罩34將其收集，而從液體中分離出來后液體繼續(xù)沿向下的方向流動。在第二種實(shí)施方式中，該方法還包括多個噴嘴42。噴嘴42位于第二水料流40入口的末端上，每個噴嘴產(chǎn)生噴霧料流44，形成液滴簾以進(jìn)一步改進(jìn)與反應(yīng)器蒸氣10的接觸并取出固體顆粒催化劑微粉。優(yōu)選的塔板設(shè)計(jì)選擇為圓盤狀塔板沈和圓環(huán)形塔板觀，其中圓盤狀塔板26在圓環(huán)形塔板觀的開口上延伸。噴嘴42設(shè)置在圓環(huán)形塔板觀的開口上方，并位于在圓盤狀塔板沈的下方。噴嘴的設(shè)計(jì)和位置的選擇是為了提供延伸跨過圓環(huán)形塔板觀開口的噴霧液滴簾44。若顆粒可以很容易地用循環(huán)水料流M浸濕則該方法得以改進(jìn)。在一種實(shí)施方式中，將表面活性劑添加至水料流M以及第二料流40中以改進(jìn)催化劑微粉的濕潤性。微粉的吸水能力增加了留在反應(yīng)器流出物料流10中的小固體顆粒的取出。表面活性劑的選擇可受到各種工藝因素的影響，所述因素包括但不局限于表面活性劑的揮發(fā)性、表面活性劑的分子量等。同向流實(shí)施方式可包含第二塔(未顯示)。在具有第二塔的同向流中，第一塔主要用于清除固體催化劑微粉，第二個塔用于當(dāng)流出物料流離開第一個塔時驟冷反應(yīng)器流出物料流。在具有兩個塔的實(shí)施方式中，第一塔主要捕獲催化劑微粉，第二塔實(shí)施驟冷功能。在另一實(shí)施方式中，該方法可將再循環(huán)水料流M傳輸?shù)襟E冷塔20中。反應(yīng)器流出物料流10傳輸?shù)襟E冷塔20中。驟冷塔20利用具有大開口的填充材料和分布器盤而不是塔板。填充材料具有大的開口，如大開槽的環(huán)或大拉西環(huán)(Rashig rings) 0該方法還包括將第二液體料流40傳輸?shù)剿?0中，其中第二液體料流在分布器盤中的大開口上方形成噴霧液滴簾44。在使用填充床的實(shí)施方式中，驟冷塔20可包括多個填充床，其中分布器盤設(shè)置在每個填充床的上方，噴嘴或噴嘴組設(shè)置在每個分布器盤的上方，其中噴嘴在每個分布器盤開孔的上方提供液滴簾。本發(fā)明的一個實(shí)施方式為一種用于驟冷含有固體顆粒的蒸氣料流的裝置。該裝置包含驟冷塔，該驟冷塔具有接近于塔底部的蒸氣入口，接近于塔頂部的驟冷液體入口，接近于塔頂部的驟冷的蒸氣料流出口和接近于塔底部的液體出口。該塔包括多個塔板用于驟冷液體階式向下至塔中形成蒸氣料流通過的液體簾。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，塔板包括交替布置的圓盤狀和圓環(huán)形塔板。該裝置還包括多個噴射設(shè)備用以使第二液體料流進(jìn)入驟冷塔中。對噴射設(shè)備進(jìn)行設(shè)置以在塔板開孔的上方，尤其在圓環(huán)形塔板開口的上方形成液滴簾。該方法可包含附加特征。這些特征包括使用具有水噴射的管約束裝置(pipe restriction)以進(jìn)一步將固體催化劑顆粒暴露在水中。該特征用于較小反應(yīng)器系統(tǒng)。反應(yīng)器流出物料流可以以與塔正切的方式引入至驟冷塔中，使得反應(yīng)器流出物以圓周流動的方式流入反應(yīng)器。這產(chǎn)生有利于固體從反應(yīng)器流出物料流中分離出來的向心力。其它可能的設(shè)計(jì)特征包括在驟冷塔下部增加內(nèi)部葉片。葉片可給流出物氣體流提供漩渦流組分，有利于顆粒從流出物氣體流的旋流運(yùn)動中分離出來。盡管本發(fā)明描述了目前所認(rèn)為的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)理解為本發(fā)明不局限于所公開的實(shí)施方式，而其目的是涵蓋包含在所附權(quán)利要求書范圍內(nèi)的各種改進(jìn)和等同設(shè)置。
權(quán)利要求
1.一種驟冷來自甲醇制烯烴反應(yīng)器的流出物料流的方法，包括將流出物料流傳輸至驟冷塔；將循環(huán)水料流傳輸至驟冷塔，并使水料流階式向下至塔中；噴射第二水料流以形成水滴噴霧，其中噴霧引入到流出物料流流動的蒸氣通道；以及使流出物料流與水料流和水滴噴霧接觸以從流出物料流中取出催化劑顆粒，從而生成驟冷的流出物料流以及水和固體出口料流。
2.權(quán)利要求1的方法，其中第二水料流在塔板中每個開口上方噴射以使噴霧與流出物料流接觸。
3.權(quán)利要求1的方法，其中驟冷塔包含一系列圓盤狀塔板和圓環(huán)形塔板用于使水階式向下至塔中。
4.權(quán)利要求3的方法，其中將噴霧引入圓環(huán)形塔板的圓環(huán)形開口處。
5.權(quán)利要求1的方法，其中水料流向下流動通過驟冷塔，而流出物料流向上流動通過驟冷塔。
6.權(quán)利要求1的方法，其中水料流向下流動通過驟冷塔，而流出物料流向下流動通過驟冷塔。
7.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括向循環(huán)水料流和向第二水料流中加入表面活性劑以增加驟冷水的潤濕能力。
8.權(quán)利要求1的方法，其中驟冷塔填裝有填充材料，包括填充床，其具有大開口用于循環(huán)水與流出物料流的接觸，且第二水料流噴射在填充床頂部的上方。
9.權(quán)利要求8的方法，其中驟冷塔包括多個具有噴射系統(tǒng)的填充床，所述噴射系統(tǒng)將第二水料流噴射到每個填充床頂部的上方。
10.權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包括將驟冷的流出物料流傳輸通過旋風(fēng)設(shè)備從而產(chǎn)生固體顆粒料流和具有減少的催化劑微粉的驟冷的流出物料流。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于從氣體料流中取出固體顆粒的方法和設(shè)備。所述方法和設(shè)備包括在驟冷塔中加入在塔板開口上方噴射的第二液體料流。第二噴射料流提供了液體簾以將固體顆粒從蒸氣料流中洗出。
文檔編號C07C11/06GK102527171SQ20111046255
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者D·A·考夫, G·S·桑度, J·A·蒙塔爾巴諾, J·J·塞內(nèi)塔 申請人:環(huán)球油品公司