分離裝置、反應(yīng)再生設(shè)備和烯烴制備方法和芳烴制備方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的奪叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求享有于2014年10月14日提交的名稱為"甲醇制烯烴多區(qū)耦合強(qiáng)化方 法"的中國(guó)專利申請(qǐng)CN201410539938. 0的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，特別是一種用于流化床反應(yīng)器的分離裝置。本發(fā)明還涉及 包括這種分離裝置的反應(yīng)再生設(shè)備，以及制備烯烴的方法和制備芳烴的方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 在現(xiàn)代石油化工領(lǐng)域中，乙烯和丙烯是最為關(guān)鍵的兩大基礎(chǔ)原料。乙烯可用于制 備聚乙烯、苯乙烯、醋酸乙烯、環(huán)氧乙烷、乙二醇等下游產(chǎn)品。丙烯可用于制備聚丙烯、丙烯 腈、環(huán)氧丙烷、異丙醇等下游產(chǎn)品。乙烯、丙烯以及其下游產(chǎn)品均在工農(nóng)業(yè)、交通、國(guó)防等領(lǐng) 域有著廣泛的應(yīng)用。
[0005] 近年來，乙烯與丙烯的需求持續(xù)走高，然而在石油資源日趨匱乏的情況下，非石油 資源生產(chǎn)乙烯、丙烯的煤化工技術(shù)能夠極大緩解我國(guó)石油供應(yīng)緊張的局面，這對(duì)于促進(jìn)我 國(guó)重化工的發(fā)展具有重要的意義。這種煤化工技術(shù)是由煤制備甲醇，然后由甲醇制備烯烴。
[0006] 當(dāng)前，目前甲醇制烯烴的裝置與催化裂化裝置相似，均為連續(xù)反應(yīng)-再生方式。在 美國(guó)專利US166282中公布了一種氧化物轉(zhuǎn)化為低碳烯烴的方法與反應(yīng)器。該專利文件的 技術(shù)方案使用了快速流化床反應(yīng)器。氣體在氣速較低的反應(yīng)區(qū)反應(yīng)完成后，上升到內(nèi)徑急 劇變小的快分區(qū)。采用粗旋進(jìn)行初步分離出產(chǎn)物中夾帶的催化劑。由于產(chǎn)物與催化劑分離 快速，有效防止了二次反應(yīng)的發(fā)生。該文獻(xiàn)采用上行快速流化床作為反應(yīng)器，其進(jìn)料入口是 傳統(tǒng)型入口。
[0007][0008][0009] 在現(xiàn)有技術(shù)中，為了提高催化劑的沉降分離效果，沉降器構(gòu)造為尺寸較大，內(nèi)部空 間也較大。然而，在這種情況下，沉降器內(nèi)的氣體流速比較小，導(dǎo)致氣體在沉降器內(nèi)部的停 留時(shí)間較長(zhǎng)，這使得產(chǎn)物非常容易與夾混的催化劑發(fā)生二次反應(yīng)。最終獲得的產(chǎn)物也因此 而包含非常多的雜質(zhì)，這對(duì)于烯烴、芳烴的制備是非常不利的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 針對(duì)上述問題，本發(fā)明提出了一種用于流化床反應(yīng)器的分離裝置。在產(chǎn)物離開流 化床反應(yīng)器后，產(chǎn)物中的催化劑立即被分離裝置快速分離出來。這樣，產(chǎn)物就不會(huì)再發(fā)生二 次反應(yīng)，最終獲得的產(chǎn)物中的雜質(zhì)也因此而更少。此外，本發(fā)明還涉及包括這種分離裝置的 反應(yīng)再生設(shè)備，以及制備烯烴的方法和制備芳烴的方法。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種分離裝置，其用于流化床反應(yīng)器。該分離裝置 包括：與流化床反應(yīng)器的出口連通的氣固粗分離器，豎直設(shè)置的緩沖器，該氣固粗分離器的 固體出口與緩沖器的下部區(qū)域連通，氣固粗分離器的氣體出口與緩沖器的上部區(qū)域連通， 氣固精分離器，該氣固精分離器的入口與緩沖器的上部區(qū)域連通，氣固精分離器的固體出 口與緩沖器的下部區(qū)域連通。該分離裝置構(gòu)造為：來自流化床反應(yīng)器的夾帶有催化劑的產(chǎn) 物進(jìn)入氣固粗分離器，固態(tài)的催化劑被分離出來并進(jìn)入緩沖器的下部區(qū)域；夾帶有余量的 催化劑的產(chǎn)物進(jìn)入到緩沖器的上部區(qū)域內(nèi)，然后再進(jìn)入氣固精分離器，余量的催化劑被分 離出來并進(jìn)入緩沖器的下部區(qū)域，從氣固精分離器的氣體出口得到產(chǎn)物。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明，分離裝置中的氣固粗分離器和氣固精分離器能夠來自流化床反應(yīng)器 的產(chǎn)物中被夾帶的催化劑快速分離出去。與現(xiàn)有技術(shù)中的沉降分離相比，本發(fā)明的分離裝 置的分離速度更快，從而有效地避免了產(chǎn)物在仍具有活性的待生催化劑的催化作用下發(fā)生 二次反應(yīng)的問題。較快的分離速度也大大提高了生產(chǎn)效率。此外，通常而言，來自流化床反 應(yīng)器的產(chǎn)物具有很高的速度，這會(huì)對(duì)接受該高速的產(chǎn)物的裝置產(chǎn)生很大的沖擊而導(dǎo)致裝置 發(fā)生劇烈的振動(dòng)，甚至被損壞。在本發(fā)明中，在氣固粗分離器和氣固精分離器之間設(shè)置了緩 沖器，氣固粗分離器和緩沖器共同承擔(dān)了高速的產(chǎn)物的沖擊，避免了整個(gè)分離裝置被損壞， 并且氣固粗分離器和緩沖器中的每一個(gè)也無需較大的尺寸。
[0013] 在一個(gè)實(shí)施例中，緩沖器的上部區(qū)域的直徑小于下部區(qū)域的直徑。優(yōu)選地，上部區(qū) 域的直徑與下部區(qū)域的直徑之比在0. 05到0. 5之間。緩沖器的直徑較小的上部區(qū)域能迅 速降低由流化床反應(yīng)器快速進(jìn)入上部區(qū)域的產(chǎn)物帶來的氣流波動(dòng)，以使得緩沖器的下部區(qū) 域仍處于較為平靜的狀態(tài)，這使得催化劑能夠穩(wěn)定地容納在緩沖器的下部區(qū)域內(nèi)，這提高 了氣固分離效率。
[0014] 在一個(gè)實(shí)施例中，緩沖器的下部區(qū)域構(gòu)造并設(shè)置成能夠進(jìn)行汽提操作。例如，可以 在緩沖器的下端設(shè)置蒸汽入口，并且在緩沖器的下部區(qū)域的內(nèi)部設(shè)置適于進(jìn)行汽提操作的 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，這里結(jié)構(gòu)或構(gòu)件是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的。通過從緩沖器的下端向緩沖 器的下部區(qū)域內(nèi)充入蒸汽，例如水蒸氣，可以將被催化劑夾帶的產(chǎn)物與催化劑分離。所分離 的產(chǎn)物會(huì)隨著水蒸氣上升到緩沖器的上部區(qū)域而與產(chǎn)物混合，這樣就大大提高了產(chǎn)物的收 率。此外，如上文所述，緩沖器的結(jié)構(gòu)使得緩沖器的下部區(qū)域內(nèi)不會(huì)發(fā)生劇烈的氣流波動(dòng)， 這也非常有利于汽提操作。
[0015] 在一個(gè)實(shí)施例中，氣固粗分離器的氣體出口與緩沖器的連接位置在氣固精分離器 的入口與緩沖器的連接位置的下方。這種結(jié)構(gòu)使得當(dāng)產(chǎn)物在緩沖器內(nèi)向上流動(dòng)時(shí)，被夾帶 的催化劑可從產(chǎn)物中沉淀下來，這進(jìn)一步提高了氣固分離效率。
[0016] 在一個(gè)實(shí)施例中，氣固粗分離器和氣固精分離器均為單個(gè)的旋風(fēng)分離器。在一個(gè) 優(yōu)選的實(shí)施例中，氣固粗分離器為單個(gè)的旋風(fēng)分離器，氣固精分離器包括兩級(jí)或多級(jí)串聯(lián) 的旋風(fēng)分離器，其中，該兩級(jí)或多級(jí)串聯(lián)的旋風(fēng)分離器構(gòu)造為：第一級(jí)的旋風(fēng)分離器的入口 與緩沖器的上部區(qū)域連通，從最后一級(jí)的旋風(fēng)分離器氣體出口得到產(chǎn)物，上游的旋風(fēng)分離 器的氣體出口與下游相鄰的旋風(fēng)分離器的入口連通，旋風(fēng)分離器的固體出口與緩沖器的下 部區(qū)域相連通。旋風(fēng)分離器能夠?qū)⒋呋瘎┖彤a(chǎn)物快速分離，而且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格也較低。 此外，多個(gè)串聯(lián)使用的旋風(fēng)分離器能夠提高從產(chǎn)物中分離催化劑的效果，這有助于提高催 化劑的回收效率，并且所得到的產(chǎn)物中的雜質(zhì)也更少。
[0017] 在一個(gè)實(shí)施例中，在緩沖器的上部區(qū)域構(gòu)造有用以與氣固粗分離器的氣體出口連 通的入口，入口構(gòu)造為與上部區(qū)域的側(cè)壁相切。通過這種結(jié)構(gòu)的入口，來自流化床反應(yīng)器的 產(chǎn)物以與緩沖器的側(cè)壁相切的方式進(jìn)入到緩沖器的上部區(qū)域內(nèi)，這可降低產(chǎn)物對(duì)緩沖器的 沖擊力，從而降低緩沖器的震動(dòng)。旋轉(zhuǎn)的產(chǎn)物流也有助于使其中的催化劑顆粒發(fā)生沉降，這 進(jìn)一步提高了氣固分離效率。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出了一種反應(yīng)再生設(shè)備。這種反應(yīng)再生設(shè)備包括根據(jù) 上文所述的分離裝置，還包括：流化床反應(yīng)器和催化劑再生裝置，流化床反應(yīng)器包括處于下 方的入口區(qū)、處于上方的出口區(qū)，以及處于入口區(qū)和出口區(qū)之間的反應(yīng)區(qū)，并且出口區(qū)與分 離裝置的氣固粗分離器相連通，催化劑再生裝置包括處于下方的進(jìn)料區(qū)和處于上方的出料 區(qū)，進(jìn)料區(qū)設(shè)置為低于緩沖器的下部區(qū)域，出料區(qū)設(shè)置為高于流化床反應(yīng)器的入口區(qū)。緩沖 器的下部區(qū)域通過第二管道與催化劑再生裝置的進(jìn)料區(qū)相連通，催化劑再生裝置的出料區(qū) 通過第三管道與流化床反應(yīng)器的入口區(qū)相連通。
[0019] 在一個(gè)實(shí)施例中，在第三管道的內(nèi)壁的頂部上設(shè)置有擋流件。擋流件用于阻擋由 于流化床反應(yīng)器的劇烈反應(yīng)而導(dǎo)致的倒灌到第三管道內(nèi)的氣體和催化劑，這樣可有效提高 催化劑顆粒的下料速度，進(jìn)而提尚催化劑的循環(huán)流率，并由此提尚廣物的收率。
[0020] 在一個(gè)實(shí)施例中，擋流件為朝向所述流化床反應(yīng)器傾斜的擋板。在一個(gè)具體的實(shí) 施例中，擋板的面積與第三管道的橫截面積之比在〇. 1到1之間。擋板的形狀為扇形或矩 形。擋板與流化床反應(yīng)器的距離與所述第三管道的長(zhǎng)度之比在0.01到0.5之間。擋板與 第三管道的軸線形成的夾角在10度到75度之間。優(yōu)選地，擋板的數(shù)量為多個(gè)，并且該多個(gè) 擋板設(shè)置為彼此平行。
[0021] 在另一個(gè)實(shí)施例中，擋流件為徑向向里凸出的擋齒。優(yōu)選地，擋齒的數(shù)量為多個(gè)， 并且多個(gè)擋齒沿著第三管道的軸線成排地設(shè)置。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)擋齒中的每一個(gè)的 長(zhǎng)度與所述第三管道的直徑的比值在〇. 1到〇. 5之間。優(yōu)選地，該多個(gè)擋齒中的任一個(gè)的 橫截面形狀為三角形、矩形或扇形。
[0022] 在一個(gè)實(shí)施例中，在流化床反應(yīng)器的出口區(qū)設(shè)置有提速氣體入口。優(yōu)選地，提速 氣體入口構(gòu)造為從下方斜朝向上方延伸。這樣，可經(jīng)提速氣體入口向流化床反應(yīng)器的出口 區(qū)的