專利名稱：一種含氧化合物制低碳烯烴反應器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于從一種或者幾種非烴化合物制備烴技術領域，特別涉及一種含氧化合物制低碳烯烴反應器。
背景技術：
以乙烯、丙烯、丁二烯為主的輕質烯烴和以苯、甲苯、二甲苯為主的輕質芳烴是石油化工的基本原料。目前乙烯生產(chǎn)主要依靠輕石腦油原料的管式爐水蒸氣裂解工藝。由于原油資源的短缺和價格的日益提高，石腦油資源已經(jīng)越來越顯得不足，低碳烯烴的生產(chǎn)成本越來越高。國內(nèi)外正積極開發(fā)原料來源更豐富的乙烯生產(chǎn)路線，有機含氧化合物原料經(jīng)金屬改性的SAPO類型小孔磷硅酸鋁氧化物分子篩的催化作用，可生成以乙烯、丙烯為主的 反應產(chǎn)物，正受到國內(nèi)外的廣泛的重視。以甲醇或二甲醚為代表的含氧有機化合物是典型的含氧有機化合物，主要由煤基或天然氣基的合成氣生產(chǎn)。用以甲醇為代表的含氧有機化合物為原料生產(chǎn)以乙烯和丙烯為主的低碳烯烴工藝目前主要有美國UOP/Hyro公司的MTO技術、德國Lurgi公司的MTP技術和中國科學院大連化物所的甲醇制烯烴DMTO技術。以甲醇為代表含氧化合物制取低碳烯烴工藝簡稱MTO的反應特點是快速反應、強放熱、且劑醇比較低，在連續(xù)的反應-再生的密相流化床反應器中進行反應和再生。反應生成的富含乙烯和丙烯等低碳烯烴的高溫油氣，需要進行急冷和水洗，除去其中催化劑和降溫后，送往下部烯烴分離系統(tǒng)進行分離。MTO工藝裝置的目的產(chǎn)品是乙烯和丙烯，副產(chǎn)品液化氣、C5+以上組分和燃料氣，其中C4+的碳基收率為10%左右。如何將這部分低值產(chǎn)品轉化為高附加值的乙烯和丙烯，一直是擺在廣大科研和工程設計人員面前的課題。近年來，MTO已成為業(yè)內(nèi)人士研究的熱點和重點。人們從加工流程、催化劑、工藝條件以及設備結構等方面進行了廣泛的研究和探索，取得令人滿意的成果，但有關如何將MTO工藝產(chǎn)物中的副產(chǎn)品C4+轉化為高附加值的乙烯和丙烯文獻報道不多。US20040102667涉及OTO工藝提高乙烯和丙烯產(chǎn)率的技術。采用硅鋁磷酸鹽催化齊U。產(chǎn)物經(jīng)分離得到的C4 C7中質烯烴餾分在一個單獨的烯烴裂化反應器中進行裂化。主要步驟是(I)將富含烯烴的進料C2 C8送入一級分離裝置，分出C2 C3輕烯烴和C4+重烯烴餾分；(2)將重烯烴餾分送入二級分離區(qū)，分出第二輕烯烴餾分、C4 C7中質烯烴餾分和C7+重烯烴餾分；(3)將中質烯烴餾分送入烯烴裂化反應器，使至少一部分原料裂化為C2 C3烯烴；(4)裂化形成的C2 C3烯烴有一部分回到二級分離區(qū)。另一部分被抽出；(5)二級分離區(qū)分出的第二輕烯烴餾分有一部分返回到一級分離區(qū)。US5914433專利涉及OTO生產(chǎn)聚合級烯烴的工藝。其特點是對產(chǎn)物中的混合丁烯和重組分進行裂化，從而提高乙烯和丙烯的產(chǎn)量。裂化反應在提升管裂化區(qū)或單獨的裂化區(qū)進行，給工藝提供了靈活性。該工藝克服了硅鋁磷酸鹽催化劑的平衡限制，也提高了催化劑的壽命，提高了催化劑在轉化區(qū)的穩(wěn)定性。主要的工藝步驟是(I)含氧化合物(C1 C4的一種醇或一種醚)原料用稀釋劑稀釋，采用硅鋁磷酸鹽催化劑(SAPO-34、SAP0-17或其混合物)和流化床反應器，在反應條件下得到輕烯烴產(chǎn)品物流；(2)將輕烯烴物流分離后得到乙烯、丙烯和混合丁烯重組分；
(3)取出至少一部分待生催化劑去進行再生；(4)再生后的催化劑一部分返回到流化床反應區(qū)，另一部分與一定量的混合丁烯及重組分混合，進入裂化反應器得到第二產(chǎn)品物流，生成額外的乙烯和丙烯；(5)將部分第二產(chǎn)品物流返回到流化床反應區(qū)。美國UOP公司的專利CN1803738披露了使用移動技術和獨立的重烯烴互變步驟將含氧化合物轉化為丙烯。該專利要點是設兩個反應區(qū)，第一個移動床反應區(qū)使用具有SAPO和ZSM功能的雙功能催化劑，油氣產(chǎn)物主要是丙烯，同時有少量乙烯、丁烯和C1+烯烴、C1 C1飽和烴、少量芳香烴以及水。反應油氣急冷分離后分為富含丙烯的蒸汽、包含未反應的甲醇和新生成含氧化合物的水相、烯烴、飽和烴、芳烴的液態(tài)烴三部分?；厥詹糠址磻伤鳛榉磻系奈談?。第二反應區(qū)也是移動床，使用的是組合比例不同的ZSM、SAP0雙功能催化劑，反應溫度比第一反應區(qū)高15°C以上，目的是將C4+烯烴轉化為丙烯為主的產(chǎn)物，估計類似于已經(jīng)公開的Atofina公司OCP C4+烯烴轉化工藝催化劑。第一反應器生成的含·有乙烯、丁烯和C4+烯烴、C1 C4飽和烴、少量芳香烴的氣相產(chǎn)物進一步分離，其中C4+烯烴去第二反應器進一步烯烴轉化。美國ExxonMobil公司的專利CN1419527披露了一種含氧化合物轉化反應中C4及C4+物流至輕產(chǎn)品的轉化的控制方法，在反應器系統(tǒng)的第一反應區(qū)內(nèi)是含氧化合物進料與磷酸鋁催化劑接觸，產(chǎn)生第一烯烴產(chǎn)物流，該第一烯烴產(chǎn)物流包含輕烯烴和C4+烯烴，將第一烯烴產(chǎn)物流和至少部分來自第一反應區(qū)內(nèi)的催化劑引入第二反應區(qū)，第二反應區(qū)內(nèi)的至少部分催化劑引入再生器，所有催化劑在再生器內(nèi)再生，第二反應區(qū)內(nèi)使第一烯烴產(chǎn)物流與至少部分催化劑接觸，C4+烯烴轉化成輕烯烴。BASF公司的專利US4433188披露了一種甲醇/ 二甲醚制烯烴技術，該發(fā)明采用硅酸硼催化劑，包括兩段反應及兩段分離。原料甲醇/二甲醚在第一段反應區(qū)中與催化劑接觸發(fā)生催化裂解反應，產(chǎn)物經(jīng)第一分離系統(tǒng)分出C2 C4的烯烴及C1 C4的烷烴，C5+組分進入第二反應區(qū)與催化劑接觸發(fā)生裂解反應，產(chǎn)物經(jīng)第二分離系統(tǒng)脫除芳烴組分，然后返回第一分離系統(tǒng)。該專利的主要特點是循環(huán)C5+組分與原料在不同的反應區(qū)域及條件下發(fā)生反應。清華大學的專利CN1962573A披露了流化床催化裂解生產(chǎn)丙烯的方法及反應器，該發(fā)明屬于醇、醚裂解制丙烯技術領域，其特征在于，把低碳烯烴制備工藝的產(chǎn)物中的C2以Rc2以下組分，C4以及C4以上組分與目的產(chǎn)物丙烯分離后，循環(huán)返回到流化床催化裂解反應裝置中烯烴轉反應區(qū)進行烯烴轉化，通過控制操作條件，高選擇性生產(chǎn)丙烯。C2-X1+兩股物流在返回烯烴轉化反應區(qū)之前有少量馳放，以避免惰性組分積累。相應地，提出了可用作主反應區(qū)或烯烴轉化反應區(qū)的多層流化床反應器結構。該發(fā)明具有丙烯總收高、選擇性強的優(yōu)點。綜上所述，現(xiàn)有技術中雖然涉及了一些含氧化合物轉化反應中C4及C4+回煉方法，但是還存在使用不同的催化劑系統(tǒng)，需要建設獨立的投資比較高的C4+裂化裝置，烯烴裂解系統(tǒng)熱量不平衡，需要專門為C4+裂解裝置提供所需的熱量，裂解條件受到限制，轉化率較低；只關注未轉化原料及產(chǎn)物中C5+組分，通常不涉及丁烯的回煉問題；還有部分以丙烯為目的的技術通過副產(chǎn)物循環(huán)提高丙烯總收率，但是多數(shù)采用將副產(chǎn)物循環(huán)回原反應器的簡單形式。

實用新型內(nèi)容本發(fā)明是針對現(xiàn)有含氧化合物制取低碳烯烴裝置反應快、強放熱、且劑醇比較低的特點，而提供一種含氧化合物制烯烴裝置，具有催化劑磨損小、可以有效地控制反應條件、流程簡單，運轉周期長，產(chǎn)品中低碳烯烴收率高的優(yōu)點。一種含氧化合物制低碳烯烴 反應器，由反應筒體15、出口 7、再生催化劑入口 11和待生催化劑汽提段2組成，其特征在于待生催化劑汽提段2位于反應筒體15底部，待生催化劑汽提段2與反應筒體15連通，出口 7位于反應筒體15頂部，再生催化劑入口 11位于反應筒體15下部。所述的一種含氧化合物制低碳烯烴反應器，其特征在于反應筒體15內(nèi)設置有進料分布器4、油氣集氣室8和氣固分離裝置6。所述的一種含氧化合物制低碳烯烴反應器，其特征在于反應筒體15內(nèi)設置有密相段12、過渡段10和稀相段9。所述的待生催化劑汽提段2設有汽提內(nèi)件和汽提蒸汽分布環(huán)。所述反應器筒體15為流化床反和湍流床流化床反應器一種，優(yōu)選湍流床流化床反應器。所述稀相段9與密相段12直徑之比在I 3，優(yōu)選在I 2 ;所述的氣固分離裝置6為旋風分離器，旋風分離器為I 3級。所述的進料分布器4為分布管和分布板中至少一種，優(yōu)選分布管。所述的反應器筒體15設置有取熱器5，優(yōu)選設置內(nèi)取熱器5，取熱介質可以是含氧化合物原料、水、惰性介質和導熱油的一種或幾種，優(yōu)選含氧化合物原料作為取熱介質，并且含氧化合物原料優(yōu)選液相原料，溫度可以在25 200°C范圍內(nèi)，優(yōu)選25 150°C范圍。所述的內(nèi)取熱器5設置在密相段12的中，進料分布器4上方。所述的再生催化劑入口 11設置在在密相段12的中，進料分布器4上方。本發(fā)明所述的含氧化合物原料可以選自甲醇、乙醇、二甲醚和C4 Cltl醇化合物中一種或一種以上混合物。本發(fā)明所提供的方法和設備的優(yōu)點在于(I)采用本發(fā)明所提供的反應器，可以最大程度減少催化劑的磨損和跑損，該工藝使用的SAPO催化劑造價高，可以節(jié)省催化劑的投資；(2)采用本發(fā)明所提供的反應器，可以滿足反應條件的要求。即反應氣體停留時間短，催化劑停留時間較長，待生催化劑定碳高的特點?？梢杂行У乜刂品磻獥l件和再生條件，通過合理的取熱，可實現(xiàn)反應的熱量平衡；(3)采用本發(fā)明所提供的反應器，有利于反應熱的及時導出，很好地解決反應床層溫度分布均勻性的問題；(4)采用本發(fā)明所提供的反應器，應用于低碳烯烴的工業(yè)生產(chǎn)中，具有工藝流程簡單，運轉周期長，操作彈性好，產(chǎn)品中低碳烯烴收率高的優(yōu)點。
以下結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步的說明。但并不限制本發(fā)明的范圍。
圖I為本實用新型一種含氧化合物生產(chǎn)低碳烯烴反應器主視圖。圖2為本實用新型一種含氧化合物生產(chǎn)低碳烯烴反應器剖視圖。圖3為本實用新型一種含氧化合物生產(chǎn)低碳烯烴反應器俯視圖。圖中I.待生滑閥，2.待生催化劑汽提段，3.原料進口，4.進料分布器，5.取熱器，6.氣固分離裝置，7.出口，8.油氣集氣室，9.稀相段，10.過渡段，11.再生催化劑入口，12.密相段，13.再生催化劑，14.待生催化劑，15反應器筒體。
具體實施方式如圖I所示，本實用新型一種含氧化合物生產(chǎn)低碳烯烴反應器，包括反應器筒體
15、反應器密相段12、反應器稀相段9、反應器過渡段10、待生汽提段2和氣固分離裝置6，反應器筒體15底部設有原料入口 3、待生催化劑汽提段2和再生催化劑入口 11，待生催化劑汽提段2位于反應筒體15底部，待生催化劑汽提段2與反應筒體15連通，出口 7位于反應筒體15頂部，再生催化劑入口 11位于反應筒體15下部。反應器稀相段9直徑與反應器密相段12直徑之比在I 3的范圍內(nèi)，優(yōu)選在I 2的范圍內(nèi)。氣固快速分離裝置優(yōu)選旋風分離器，旋風分離器為I 3級。反應器密相段12設置進料分布器4和取熱器5，并設有再生催化劑入口 11。反應器進料分布器4，可以是分布管或/和分布板，優(yōu)選分布管。反應器以設置內(nèi)取熱器或/和外取熱器，優(yōu)選設置內(nèi)取熱器，并設置在反應器的密相段的中下部，反應器進料分布器的上方；再生催化劑入口 11距進料分布器4的高度與反應器密相段12的高度之比在O. I I. O的范圍內(nèi)，優(yōu)選在O. I O. 5的范圍內(nèi)。來自裝置外的含氧化合物原料3，經(jīng)過預熱后通過進料分布器4進入反應器密相段12，在反應器密相段12內(nèi)，含氧化合物原料3與來自再生器的高溫再生催化劑13直接接觸，在催化劑表面迅速進行放熱反應。反應油氣7經(jīng)氣固快速分離裝置6除去所夾帶的催化劑后引出，經(jīng)換熱后送至后部急冷、水洗系統(tǒng)。反應后積炭的待生催化劑進入待生汽提器汽提2，汽提后的待生催化劑14經(jīng)待生滑閥I、待生催化劑輸送管送至再生器進行燒焦。反應器設置內(nèi)取熱器5。由于含氧化合物原料制烯烴反應是放熱反應，反應器的過剩熱量由反應器內(nèi)部設置的內(nèi)取熱器5取走，取熱介質為含氧化合物原料。
權利要求1.一種含氧化合物制低碳烯烴反應器，由反應筒體(15)、出口(7)、再生催化劑入口(11)和待生催化劑汽提段(2)組成，其特征在于待生催化劑汽提段(2)位于反應筒體(15)底部，待生催化劑汽提段(2)與反應筒體(15)連通，出口(7)位于反應筒體(15)頂部，再生催化劑入口(11)位于反應筒體(15)下部。
2.依照權利要求I所述的一種含氧化合物制低碳烯烴反應器，其特征在于反應筒體(15)內(nèi)設置有進料分布器(4)、油氣集氣室(8)和氣固分離裝置(6)。
3.依照權利要求I所述的一種含氧化合物制低碳烯烴反應器，其特征在于反應筒體(15)內(nèi)設置有密相段(12)、過渡段(10)和稀相段(9)。
4.依照權利要求I所述的一種含氧化合物制低碳烯烴反應器，其特征在于所述的待生催化劑汽提段(2)設有汽提內(nèi)件和汽提蒸汽分布環(huán)。
5.依照權利要求I所述的一種含氧化合物制低碳烯烴反應器，其特征在于所述反應器為流化床或湍流床流化床反應器一種。
6.依照權利要求I所述的一種含氧化合物制低碳烯烴反應器，其特征在于所述反應器湍流床流化床反應器。
7.依照權利要求I所述的一種含氧化合物制低碳烯烴反應器，其特征在于所述稀相段(9)與密相段(12)直徑之比為I 3。
8.依照權利要求I所述的一種含氧化合物制低碳烯烴反應器，其特征在于所述稀相段(9)與密相段(12)直徑之比為I 2。
9.依照權利要求I所述的一種含氧化合物制低碳烯烴反應器，其特征在于所述的氣固分離裝置(6)為旋風分離器。
10.依照權利要求I所述的一種含氧化合物制低碳烯烴反應器，其特征在于所述的進料分布器(4)為分布管和分布板中至少一種。
11.依照權利要求I所述的一種含氧化合物制低碳烯烴反應器，其特征在于所述的進料分布器(4)分布管。
12.依照權利要求I所述的一種含氧化合物制低碳烯烴反應器，其特征在于所述的反應器設置有取熱器(5)。
13.依照權利要求I所述的一種含氧化合物制低碳烯烴反應器，其特征在于所述的反應器設置有內(nèi)取熱器(5)。
14.依照權利要求I所述的一種含氧化合物制低碳烯烴反應器，其特征在于所述的內(nèi)取熱器(5)設置在密相段(12)的中，進料分布器(4)上方。
15.依照權利要求I所述的一種含氧化合物制低碳烯烴反應器，其特征在于所述的再生催化劑入口(11)設置在在密相段(12)的中，進料分布器(4)上方。
專利摘要本實用新型公開了一種含氧化合物制低碳烯烴反應器，由反應筒體(15)、出口(7)、再生催化劑入口(11)和待生催化劑汽提段(2)組成，待生催化劑汽提段(2)位于反應筒體(15)底部，待生催化劑汽提段(2)與連通，出口(7)位于反應筒體(15)頂部，再生催化劑入口(11)位于反應筒體(15)下部，克服現(xiàn)有技術催化劑磨損嚴重的缺陷。
文檔編號B01J8/28GK202683184SQ20122034243
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月9日 優(yōu)先權日2012年7月9日
發(fā)明者陳俊武, 劉昱, 喬立功, 陳香生, 施磊, 張潔 申請人:中國石油化工集團公司, 中石化洛陽工程有限公司