專利名稱：甲醇或二甲醚制備低碳烯烴的反應裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種甲醇或二甲醚制備低碳烯烴的反應裝置。技術(shù)背景低碳烯烴，即乙烯和丙烯，是兩種重要的基礎化工原料，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。US4499327專利中對磷酸硅鋁分子篩催化劑應用于甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴工藝進行了詳細 研究，認為SAPO-34是MTO工藝的首選催化劑。SAPO-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(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(nèi)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(chǎn)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(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器、氣固分離區(qū)、多個偏移元件等，每個提 升管反應器各自具有注入催化劑的端口，匯集到設置的分離區(qū)，將催化劑與產(chǎn)品氣分開。本領域所公知的，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 甲醇或二甲醚轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的過程中對反應溫度等工藝參數(shù)十分敏感?，F(xiàn)有技術(shù)均存在 反應區(qū)內(nèi)催化劑積炭分布不均、反應溫度波動大等問題。另外，在甲醇或二甲醚制備低碳 烯烴的過程中，不可避免的會產(chǎn)生某些副產(chǎn)物，如碳四以上烴等，若將這些副產(chǎn)物進一步 轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物，將會提高低碳烯烴的收率和工藝經(jīng)濟性。本發(fā)明有針對性的解決了上述 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 新的甲醇或二甲醚制備低碳烯烴的反應裝置。該方法用于低碳烯烴的生產(chǎn)中，具有低碳烯 烴收率較高、低碳烯烴生產(chǎn)工藝經(jīng)濟性較好的優(yōu)點。為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下 一種甲醇或二甲醚制備低碳烯烴的反 應裝置，主要包括第一反應區(qū)2、第二反應區(qū)3、催化劑循環(huán)區(qū)、反應器分離區(qū)7;第一反應區(qū)2下部開有進料口1，上部與第二反應區(qū)3相連，反應器分離區(qū)7內(nèi)部設有氣固旋風 分離器6，上部開有產(chǎn)品出口8;反應器分離區(qū)7下部開有三個催化劑出口，第一個通過 反應器外循環(huán)斜管13連接第一反應區(qū)2，第二個通過待生催化劑循環(huán)斜管9連接再生器，第三個與反應器外取熱器ll相連，反應器外取熱器11底部與第一反應區(qū)2相連；再生后的催化劑通過再生催化劑循環(huán)管15返回到第二反應區(qū)3;第二反應區(qū)3底部設有分布板4， 上部設有氣固快速分離設備5。上述技術(shù)方案中，所述第一反應區(qū)內(nèi)氣體空塔線速在0.6 2.0米/秒，第二反應區(qū)3 與第一反應區(qū)2的直徑之比為1.1 2.0 : 1;氣固快速分離設備5的直徑與第二反應區(qū)3 的直徑之比為0.1 0.5 : 1;所述反應器分離區(qū)7內(nèi)的氣固旋風分離器6為1 3級；所述 再生催化劑循環(huán)管內(nèi)的提升介質(zhì)包括水蒸氣、未反應的甲醇或二甲醚或碳四以上烴；所述 催化劑包括SAPO-34分子篩；所述第二反應區(qū)3軸向位置上設有進料口 12。本發(fā)明所述方法具有以下優(yōu)點(l)第一反應區(qū)出口的產(chǎn)品中，如碳四以上烴、未反應 的甲醇或二甲醚等，可以在第二反應區(qū)繼續(xù)反應，生成低碳烯烴，提高了目的產(chǎn)物收率和 原料轉(zhuǎn)化率；(2)第二反應區(qū)的料位、反應溫度等參數(shù)可獨立控制，以保證第二反應區(qū)的轉(zhuǎn) 化效果；(3)高溫的再生催化劑返回到第二反應區(qū)，有利于碳四以上烴向低碳烯烴的轉(zhuǎn)化， 補充了第二反應區(qū)的熱量，且減少了再生催化劑對第一反應區(qū)的影響；(4)再生催化劑返回 到第二反應區(qū)，反應后會積累一定量的積炭，然后返回第一反應區(qū)，提高了第一反應區(qū)內(nèi) 的低碳烯烴選擇性；(5)第二反應區(qū)上部設有氣固快速分離設備，縮短了目的產(chǎn)物的停留時間，減輕了二次反應的發(fā)生；(6)第二反應區(qū)直徑略大于第一反應區(qū)直徑，保證了第二反應 區(qū)內(nèi)反應所需的停留時間；(7)第二反應區(qū)軸向設有進料口，可將未反應的碳四以上烴或甲 醇、二甲醚等分離后返回第二反應區(qū)，提高了總轉(zhuǎn)化率和目的產(chǎn)物收率。采用本發(fā)明的技術(shù)方案所述第一反應區(qū)2內(nèi)氣體空塔線速在0.6 2.0米/秒，第二反 應區(qū)3與第一反應區(qū)2的直徑之比為U 2.0: 1;氣固快速分離設備5的直徑與第二反應區(qū)3的直徑之比為0.1 0.5 : 1;所述反應器分離區(qū)7內(nèi)的氣固旋風分離器6為1 3級； 所述再生催化劑循環(huán)管內(nèi)的提升介質(zhì)包括水蒸氣、未反應的甲醇或二甲醚或碳四以上烴； 所述催化劑包括SAPO-34分子篩；所述第二反應區(qū)3軸向位置上設有進料口 12，低碳烯 烴選擇性最高可達到88.43%重量，取得了較好的技術(shù)效果。


圖l為本發(fā)明所述方法的流程示意圖。圖1中，1為反應器原料進料；2為第一反應區(qū)；3為第二反應區(qū)；4為第二反應區(qū) 底部分布板；5為氣固快速分離設備；6為氣固旋風分離器；7為反應器分離區(qū)；8為反應 器產(chǎn)物出口管線；9為待生催化劑斜管；IO為外取熱器斜管；11為反應器外取熱器；12 為第二反應區(qū)軸向位置進料口； 13為反應器外循環(huán)斜管；14為再生催化劑循環(huán)管提升介 質(zhì)入口； 15為再生催化劑循環(huán)管。原料經(jīng)進料管線l進入第一反應區(qū)2中，與分子篩催化劑接觸，反應生成含有低碳烯 烴的產(chǎn)品，經(jīng)過分布板4后進入第二反應區(qū)，與再生催化劑接觸并繼續(xù)反應，反應后的產(chǎn) 物進入氣固快速分離設備5，大部分催化劑被分離出來進入氣固分離區(qū)7的底部，而氣相 產(chǎn)品以及部分未被氣固快速分離設備5分離的催化劑經(jīng)入旋風分離器6進行再次分離，催 化劑經(jīng)過旋風分離器6的料腿返回到氣固分離區(qū)7的底部，氣相產(chǎn)品經(jīng)出口管線8進入后 續(xù)的分離工段。被氣固快速分離設備5和旋風分離器6分離出的待生催化劑經(jīng)過汽提后分 為三部分， 一部分經(jīng)過反應器外取熱器11換熱后返回到第一反應區(qū)2， 一部分經(jīng)過待生催 化劑斜管9進入再生器中燒炭再生，另外一部分經(jīng)過反應器外循環(huán)管13返回第一反應區(qū)2; 再生完成的催化劑通過再生催化劑循環(huán)管14進入第二反應區(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。
具體實施方式
實施例1在如圖l所示的反應裝置中，第一反應區(qū)2的平均溫度為470"C，第二反應區(qū)3的平 均溫度為53(TC，反應器分離區(qū)7頂部壓力以表壓計為0.14MPa，純甲醇進料，進料為2 千克/小時，第一反應區(qū)2內(nèi)氣體空塔線速在1.1米/秒，催化劑為改性SAPO-34，再生催 化劑循環(huán)管15的提升介質(zhì)為未反應的甲醇和二甲醚，反應器外取熱器11中與待生催化劑 的換熱介質(zhì)為水蒸氣。第二反應區(qū)3與第一反應區(qū)2的直徑之比為1.2 : 1;氣固快速分離 設備5的直徑與第二反應區(qū)3的直徑之比為0.3 : 1;反應器分離區(qū)7內(nèi)的氣固旋風分離器 6為2級。將第一反應區(qū)2中的平均催化劑積炭量控制在3%重量左右，保持催化劑流動 控制的穩(wěn)定性，反應器出口產(chǎn)物采用在線氣相色譜分析，低碳烯烴收率達到87.44%重量。實施例2按照實施例l所述的條件，第一反應區(qū)2內(nèi)氣體空塔線速在2.0米/秒，第二反應區(qū)3 與第一反應區(qū)2的直徑之比為2.0 : 1,氣固快速分離設備5的直徑與第二反應區(qū)3的直徑 之比為0.15 : 1,再生催化劑循環(huán)管15的提升介質(zhì)為水蒸氣，低碳烯烴收率達到84.32%重量。實施例3按照實施例l所述的條件，將產(chǎn)品分離工段分離出的C4以上烴分為兩部分， 一部分 用做再生催化劑循環(huán)管15的提升介質(zhì)， 一部分通過第二反應區(qū)3軸向位置上的進料口進 入第二反應區(qū)，進料口個數(shù)為兩個，為對噴式，進料口位置距離分布板4的距離為第二反 應區(qū)3高度的1/4。改變第一反應區(qū)2的平均溫度為500°C,第二反應區(qū)3與第一反應區(qū)2 的直徑之比為1.4 : 1;氣固快速分離設備5的直徑與第二反應區(qū)3的直徑之比為0.5 : 1; 反應器分離區(qū)7內(nèi)的氣固旋風分離器6為3級，低碳烯烴收率達到88.43%重量。比較例1按照實施例l所述的條件，不設第二反應區(qū)3，再生催化劑直接返回到第一反應區(qū)2 的下部，低碳烯烴碳基收率為78.15%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的目的，具有較大的技術(shù)優(yōu)勢， 可用于低碳烯烴的工業(yè)生產(chǎn)中。
權(quán)利要求
1、一種甲醇或二甲醚制備低碳烯烴的反應裝置，主要包括第一反應區(qū)(2)、第二反應區(qū)(3)、催化劑循環(huán)區(qū)、反應器分離區(qū)(7)；第一反應區(qū)(2)下部開有進料口(1)，上部與第二反應區(qū)(3)相連，反應器分離區(qū)(7)內(nèi)部設有氣固旋風分離器(6)，上部開有產(chǎn)品出口(8)；反應器分離區(qū)(7)下部開有三個催化劑出口，第一個通過反應器外循環(huán)斜管(13)連接第一反應區(qū)(2)，第二個通過待生催化劑循環(huán)斜管(9)連接再生器，第三個與反應器外取熱器(11)相連，反應器外取熱器(11)底部與第一反應區(qū)(2)相連；再生后的催化劑通過再生催化劑循環(huán)管(15)返回到第二反應區(qū)(3)；第二反應區(qū)(3)底部設有分布板(4)，上部設有氣固快速分離設備(5)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇或二甲醚制備低碳烯烴的反應裝置，其特征在于所述第 一反應區(qū)(2)內(nèi)氣體空塔線速在0.6 2.0米/秒，第二反應區(qū)(3)與第一反應區(qū)(2)的直徑之比 為1.1 2.0 : 1;氣固快速分離設備(5)的直徑與第二反應區(qū)(3)的直徑之比為0.1 0.5 : 1。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇或二甲醚制備低碳烯烴的反應裝置，其特征在于所述反 應器分離區(qū)(7)內(nèi)的氣固旋風分離器(6)為1 3級。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇或二甲醚制備低碳烯烴的反應裝置，其特征在于所述再 生催化劑循環(huán)管內(nèi)的提升介質(zhì)包括水蒸氣、未反應的甲醇或二甲醚或碳四以上烴。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇或二甲醚制備低碳烯烴的反應裝置，其特征在于所述催 化劑包括SAPO-34分子篩。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述甲醇或二甲醚制備低碳烯烴的反應裝置，其特征在于所述第 二反應區(qū)(3)軸向位置上設有進料口(12)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種甲醇或二甲醚制備低碳烯烴的反應裝置，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中低碳烯烴收率不高的問題。本發(fā)明通過采用一種甲醇或二甲醚制備低碳烯烴的反應裝置，主要包括第一反應區(qū)2、第二反應區(qū)3、催化劑循環(huán)區(qū)、反應器分離區(qū)7；第一反應區(qū)2下部開有進料口1，上部與第二反應區(qū)3相連，反應器分離區(qū)7內(nèi)部設有氣固旋風分離器6，上部開有產(chǎn)品出口8；反應器分離區(qū)7下部開有三個催化劑出口，第一個通過反應器外循環(huán)斜管13連接第一反應區(qū)2，第二個通過待生催化劑循環(huán)斜管9連接再生器，第三個與反應器外取熱器11相連，反應器外取熱器11底部與第一反應區(qū)2相連；再生后的催化劑通過再生催化劑循環(huán)管15返回到第二反應區(qū)3；第二反應區(qū)3底部設有分布板4，上部設有氣固快速分離設備5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B01J29/90GK101333140SQ20081004361
公開日2008年12月31日 申請日期2008年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月8日
發(fā)明者劉國強, 金永明, 鐘思青, 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