一種用于甲醇制丙烯反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于甲醇制丙烯反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]丙烯作為重要的石油化工基礎(chǔ)原料，年需求量巨大，可用于生產(chǎn)聚丙烯、丙烯腈、環(huán)氧丙烷以及異丙醇等。近年來丙烯衍生物的快速發(fā)展帶動(dòng)了丙烯需求的快速增長(zhǎng)，供需矛盾日趨明顯，直到目前，丙烯仍主要來自于石油加工中的輕油裂解/裂化工藝，而且以聯(lián)產(chǎn)物或副產(chǎn)物方式得到，但隨著“石油危機(jī)”問題的出現(xiàn)，勢(shì)必會(huì)使丙烯在原料以及產(chǎn)量上受到很大限制。烯烴生產(chǎn)原料的多元化已成為國(guó)家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要方向。甲醇制丙烯(MTP)工藝是指以煤基或天然氣基合成的甲醇為原料，在催化劑的作用下生產(chǎn)丙烯的化工工藝技術(shù)。針對(duì)我國(guó)富煤、貧油、少氣的能源結(jié)構(gòu)，MTP技術(shù)具有很好的應(yīng)用前景和深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。
[0003]目前，MTP技術(shù)已在神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)和大唐內(nèi)蒙古多倫煤化工有限公司實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，兩套裝置均為德國(guó)Lurgi公司的MTP工藝，通過兩段固定床反應(yīng)器來實(shí)現(xiàn)甲醇制丙烯反應(yīng)。首先，在I段反應(yīng)器中，甲醇蒸汽與Al2O3基催化劑接觸，脫水生成二甲醚。其次，未反應(yīng)的甲醇以及二甲醚-水混合物繼續(xù)進(jìn)入II段反應(yīng)器，與催化劑接觸進(jìn)一步反應(yīng)生成包括丙烯和乙烯在內(nèi)的混合烴類產(chǎn)物。其II段反應(yīng)器設(shè)計(jì)有6個(gè)催化劑床層，考慮到反應(yīng)的強(qiáng)放熱性，反應(yīng)時(shí)容易導(dǎo)致床層溫度分布不均、易飛溫，無法同時(shí)考察催化劑甲醇轉(zhuǎn)化耦合高碳烴裂解制丙烯性能及催化劑床層高徑比等問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于甲醇制丙烯反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中反應(yīng)器催化劑床層溫度難以有效控制的問題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種用于甲醇制丙烯反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，所述實(shí)驗(yàn)裝置包括:
[0007]一段反應(yīng)器，用于進(jìn)行甲醇制二甲醚反應(yīng)，以得到第一產(chǎn)物流；
[0008]第一冷凝器，用于對(duì)所述第一產(chǎn)物流進(jìn)行冷凝；
[0009]多個(gè)二段反應(yīng)器，所述的多個(gè)二段反應(yīng)器串聯(lián)連接形成串聯(lián)反應(yīng)器，所述串聯(lián)反應(yīng)器用于利用第一產(chǎn)物流反應(yīng)制丙烯，以得到第二產(chǎn)物流，其中，各二段反應(yīng)器內(nèi)分別設(shè)有一個(gè)二段反應(yīng)器格柵板，用于鋪設(shè)催化劑床層；
[0010]分離罐，用于對(duì)來自所述第一冷凝器的物料進(jìn)行氣液分離，并將氣相組分送入位于所述串聯(lián)反應(yīng)器起始端的二段反應(yīng)器中；
[0011]緩沖罐，用于接收來自所述分離罐的液相物料，并將所述液相物料分別送入各二段反應(yīng)器中；
[0012]多個(gè)換熱器，用于調(diào)節(jié)物料在進(jìn)入各二段反應(yīng)器前的溫度。
[0013]根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)裝置，優(yōu)選地，所述實(shí)驗(yàn)裝置還包括蒸汽管線，用于將水蒸氣送入位于所述串聯(lián)反應(yīng)器起始端的二段反應(yīng)器中。
[0014]根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)裝置，優(yōu)選地，所述實(shí)驗(yàn)裝置還包括循環(huán)烴管線，用于將所述第二產(chǎn)物流分離得到的循環(huán)烴送入位于所述串聯(lián)反應(yīng)器起始端的二段反應(yīng)器中。
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)裝置，優(yōu)選地，所述實(shí)驗(yàn)裝置還包括分離單元，用于對(duì)第二產(chǎn)物流進(jìn)行分離以得到循環(huán)烴，所述分離單元包括:
[0016]第二冷凝器，用于對(duì)來自所述串聯(lián)反應(yīng)器的第二產(chǎn)物流進(jìn)行冷凝；
[0017]除水罐，用于對(duì)來自所述第二冷凝器的物料進(jìn)行分離除水；
[0018]精餾塔，用于對(duì)經(jīng)所述除水罐除水后的物料進(jìn)行精餾分離，以得到含有循環(huán)烴的塔頂產(chǎn)物；
[0019]第三冷凝器，用于對(duì)來自所述精餾塔的塔頂產(chǎn)物進(jìn)行冷凝；
[0020]冷儲(chǔ)罐，用于接收經(jīng)所述第三冷凝器冷凝后的塔頂產(chǎn)物，并將產(chǎn)物中的液相物料送入所述循環(huán)烴管線。
[0021]根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)裝置，優(yōu)選地，所述實(shí)驗(yàn)裝置還包括進(jìn)料單元，所述進(jìn)料單元包括空氣管線、氮?dú)夤芫€、甲醇管線和預(yù)熱器，所述空氣管線、氮?dú)夤芫€和甲醇管線分別連接至所述預(yù)熱器的進(jìn)料口，所述預(yù)熱器的出料口連接至所述一段反應(yīng)器的進(jìn)料口。
[0022]根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)裝置，優(yōu)選地，所述一段反應(yīng)器中設(shè)有一個(gè)一段反應(yīng)器格柵板，用于鋪設(shè)催化劑床層。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，所述一段反應(yīng)器I內(nèi)也可以設(shè)有多個(gè)一段反應(yīng)器格柵板，比如2-3個(gè)。
[0023]根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)裝置，優(yōu)選地，所述實(shí)驗(yàn)裝置還包括取樣口，所述取樣口設(shè)置在所述一段反應(yīng)器和各二段反應(yīng)器的反應(yīng)產(chǎn)物出口管線上。
[0024]根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)裝置，優(yōu)選地，所述的多個(gè)二段反應(yīng)器為2-10個(gè)，進(jìn)一步優(yōu)選為4-8個(gè)，更優(yōu)選為6個(gè)。優(yōu)選地，所述二段反應(yīng)器為圓筒形，其內(nèi)徑為10-40_，進(jìn)一步優(yōu)選為20_30mm，更優(yōu)選為25mm。
[0025]根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)裝置，優(yōu)選地，所述實(shí)驗(yàn)裝置還包括溫度計(jì)，所述溫度計(jì)分別設(shè)置在各二段反應(yīng)器的物料進(jìn)口處。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提供的用于甲醇制丙烯反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置將多個(gè)催化劑床層分別設(shè)置在多個(gè)串聯(lián)的二段反應(yīng)器中，從而可以更好地對(duì)反應(yīng)中各催化劑床層的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，防止催化劑床層飛溫，有利于更好地分析每個(gè)催化劑床層的催化效果，以便于研宄甲醇制丙烯反應(yīng)的催化反應(yīng)條件。
【附圖說明】
[0027]圖1為本實(shí)用新型提供的用于甲醇制丙烯反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置；
[0028]圖2為本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)裝置的分離單元的示意圖；
[0029]圖3為本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)裝置的進(jìn)料單元的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型并不僅限于此。
[0031]如圖1所示，本實(shí)用新型提供的一種用于甲醇制丙烯反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置包括一段反應(yīng)器1、第一冷凝器3、分離罐4、緩沖罐5、多個(gè)二段反應(yīng)器2和多個(gè)換熱器6。
[0032]其中，所述一段反應(yīng)器I用于進(jìn)行甲醇制二甲醚反應(yīng)，以得到第一產(chǎn)物流，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易想到，所述第一產(chǎn)物流包括二甲醚、水和未反應(yīng)的甲醇。在一種實(shí)施方式中，所述一段反應(yīng)器I內(nèi)設(shè)有一個(gè)一段反應(yīng)器格柵板，用于鋪設(shè)催化劑床層；當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，所述一段反應(yīng)器I內(nèi)也可以設(shè)有多個(gè)一段反應(yīng)器格柵板，比如2-3個(gè)。
[0033]所述第一冷凝器3用于對(duì)所述第一產(chǎn)物流進(jìn)行冷凝，以便送入所述分離罐4進(jìn)行氣液分離。所述的多個(gè)二段反應(yīng)器2串聯(lián)連接(即所述二段反應(yīng)器的底部出料口與相鄰的下一二段反應(yīng)器的進(jìn)料口連接)形成串聯(lián)反應(yīng)器，所述串聯(lián)反應(yīng)器用于利用第一產(chǎn)物流反應(yīng)制丙烯，以得到第二產(chǎn)物流，其中，各二段反應(yīng)器2內(nèi)分別設(shè)有一個(gè)二段反應(yīng)器格柵板，用于鋪設(shè)催化劑床層。優(yōu)選地，所述的多個(gè)二段反應(yīng)器2為2-10個(gè)，進(jìn)一步優(yōu)選為4-8個(gè)，更優(yōu)選為6個(gè)。優(yōu)選地，所述二段反應(yīng)器2為圓筒形，其內(nèi)徑為10-40_，進(jìn)一步優(yōu)選為20-30mm,更優(yōu)選為25_。
[0034]所述分離罐4用于對(duì)來自所述第一冷凝器3的物料進(jìn)行氣液分離，并將氣相組分送入位于所述串聯(lián)反應(yīng)器起始端的二段反應(yīng)器2，從而可以依次進(jìn)入下一串聯(lián)的二段反應(yīng)器2中；所述緩沖罐5用于接收來自所述分離罐4的液相物料，并將所述液相物料分別送入各二段反應(yīng)器2中。所述的多個(gè)換熱器6用于調(diào)節(jié)物料在進(jìn)入各二段反應(yīng)器2前的溫度，以便對(duì)各二段反應(yīng)器2內(nèi)的反應(yīng)溫度進(jìn)行有效控制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，所述的多個(gè)換熱器6的數(shù)量與所述的多個(gè)二段反應(yīng)器2的數(shù)量相對(duì)應(yīng)。在本實(shí)用新型中，所述分離罐4、緩沖罐5和換熱器6的結(jié)構(gòu)并無特殊要求，可以采用本領(lǐng)域任何常用的分離罐、緩沖罐和換熱器，這里不再贅述。
[0035]本實(shí)用新型提供的實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行時(shí)，如圖1所示，甲醇進(jìn)料從所述一段反應(yīng)器I的頂部進(jìn)入，進(jìn)行甲醇合成二甲醚的放熱反應(yīng)，得到第一產(chǎn)物流。所述第一產(chǎn)物流從所述一段反應(yīng)器I引出，經(jīng)所述第一冷凝器3冷凝后(例如，預(yù)熱至430-450°C )