專利名稱：：用于含氧化合物制低碳烯烴的反應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于含氧化合物制低碳烯烴的反應(yīng)裝置。
背景技術(shù)：
：低碳烯烴，主要是乙烯和丙烯，是兩種重要的基礎(chǔ)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(yīng)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，一類重要的用于低碳烯烴生產(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(dá)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(shí)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)化生成低碳烯烴工藝的經(jīng)濟(jì)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(yīng)用于甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴工藝進(jìn)行了詳細(xì)研究，認(rèn)為SAPO-34是MTO工藝的首選催化劑。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(yīng)器，采用快速流化床反應(yīng)器，氣相在氣速較低的密相反應(yīng)區(qū)反應(yīng)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(shè)備初步分離出大部分的夾帶催化劑。由于反應(yīng)后產(chǎn)物氣與催化劑快速分離，有效的防止了二次反應(yīng)的發(fā)生。經(jīng)模擬計(jì)算，與傳統(tǒng)的鼓泡流化床反應(yīng)器相比，該快速流化床反應(yīng)器內(nèi)徑及催化劑所需藏量均大大減少。但該方法所述的快速流化床反應(yīng)器的單系列處理能力較低。另外，要保證高的低碳烯烴選擇性，SAPO-34催化劑上需要積上一定量的碳。US20060025646專利中涉及一種控制MTO反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)中催化劑積炭量的方法，是將失活的催化劑一部分送入再生區(qū)燒炭，另一部分失活催化劑返回到反應(yīng)區(qū)繼續(xù)反應(yīng)。由于MTO工藝的劑醇比很小，生焦率較低，如果要在再生器內(nèi)控制催化劑的燒炭程度，會使得反應(yīng)器與再生器之間的催化劑流量較小，對催化劑流量控制的要求很高?，F(xiàn)有技術(shù)方法均存在裝置生產(chǎn)能力低、再生器燒炭難以控制、催化劑循環(huán)量較小等方面的問題。
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)中存在的裝置生產(chǎn)能力低、低碳烯烴選擇性低、催化劑循環(huán)量小、反應(yīng)器溫度梯度大的問題，提供一種新的用于含氧化合物制低碳烯烴的反應(yīng)裝置。該裝置用于低碳烯烴的生產(chǎn)中，具有裝置生產(chǎn)能力高、低碳烯烴選擇性高、催化劑循環(huán)量大、反應(yīng)器溫度梯度小的優(yōu)點(diǎn)。為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種用于含氧化合物制低碳烯烴的反應(yīng)裝置，反應(yīng)裝置主要包括第一流化床反應(yīng)器、第二流化床反應(yīng)器和再生器，第一流化床反應(yīng)器或第二流化床反應(yīng)器均包括進(jìn)料口1或13、出料口7、反應(yīng)區(qū)2、沉降段4、汽提段3、旋風(fēng)分離器5、氣固快速分離裝置16;進(jìn)料口1或13位于各自反應(yīng)器底部，出料口7位于各自反應(yīng)器上部；第一流化床反應(yīng)器汽提段3的底部和第二流化床反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)底部通過管線8相連；再生器包括再生區(qū)15、氣固快速分離區(qū)17、再生器沉降段18、再生器汽提段24、再生器旋風(fēng)分離器19;再生器底部開有再生介質(zhì)入口14，再生區(qū)15上部設(shè)有氣固快速分離裝置17，再生器沉降段18內(nèi)有旋風(fēng)分離器19，頂部開有煙氣出口20;第二流化床反應(yīng)器汽提段3的底部和再生器的再生區(qū)15的底部通過管線12相連；再生器汽提段24的底部和第二流化床反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)2的底部通過管線22相連。上述技術(shù)方案中，所述第一流化床反應(yīng)器、第二流化床反應(yīng)器及再生器均為快速流化床；第二流化床反應(yīng)器汽提段的底部和第一流化床反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)底部通過管線9相連；再生器汽提段的底部和第一流化床反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)的底部通過管線21相連；第一流化床反應(yīng)器汽提段的底部和再生器的再生區(qū)的底部通過管線25相連；第一流化床反應(yīng)器汽提段的底部和第一流化床反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)的底部通過管線10相連；第二流化床反應(yīng)器汽提段的底部和第二流化床反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)的底部通過管線11相連；氣固快速分離裝置16位于各自流化床反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)的上部；旋風(fēng)分離器位于各自流化床反應(yīng)器沉降段4的內(nèi)部；氣固快速分離裝置16的直徑與第一流化床反應(yīng)器或第二流化床反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)2的直徑之比為0.10.5:1;第一流化床反應(yīng)器或第二流化床反應(yīng)器內(nèi)的旋風(fēng)分離器5為13級，再生器沉降段18內(nèi)的旋風(fēng)分離器19為13級。由于甲醇分子量小，要達(dá)到上百萬噸的甲醇處理規(guī)模所需的反應(yīng)器體積相當(dāng)大，再加上甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴反應(yīng)過程中可能會加入一定量的稀釋劑用以提高低碳烯烴的選擇性，這樣要達(dá)到一定的處理規(guī)模，所需的反應(yīng)器直徑會更大，而反應(yīng)器直徑的增大對于氣固流動分布、內(nèi)構(gòu)件、返混控制等方面的要求會更高。經(jīng)計(jì)算，要實(shí)現(xiàn)100萬噸/年的甲醇處理規(guī)模，單系列反應(yīng)器的直徑要達(dá)到10米以上。直徑這么大的反應(yīng)器，會使得反應(yīng)器內(nèi)的氣固流動分布不均勻，返混程度加大，由于MTO反應(yīng)為強(qiáng)放熱反應(yīng)，因此還會使得反應(yīng)器內(nèi)的溫度梯度加大，這些因素都將嚴(yán)重影響產(chǎn)品選擇性。另外，由于甲醇制烯烴反應(yīng)的生焦率較低，而且還需要保證反應(yīng)器內(nèi)催化劑的平均積炭量在所需的水平上，造成反應(yīng)-再生系統(tǒng)內(nèi)的催化劑循環(huán)量很小，對催化劑流量的控制要求很高。本發(fā)明采用一種流化床反應(yīng)器系統(tǒng)，設(shè)立兩個流化床反應(yīng)器，能夠在單系列反應(yīng)器直徑較小的情況下實(shí)現(xiàn)較大的甲醇處理規(guī)模。由于兩個反應(yīng)器之間催化劑的交換，使得整個反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的催化劑積炭量調(diào)整更加靈活，在此基礎(chǔ)上，可以提高再生器的燒炭強(qiáng)度，從而增大待生催化劑與再生催化劑的"碳差"，使得反應(yīng)-再生系統(tǒng)內(nèi)的催化劑循環(huán)量變大，流量控制更加容易。采用本發(fā)明的技術(shù)方案第二流化床反應(yīng)器汽提段的底部和第一流化床反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)底部通過管線9相連；再生器汽提段的底部和第一流化床反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)的底部通過管線21相連；第一流化床反應(yīng)器汽提段的底部和再生器的再生區(qū)的底部通過管線25相連；第一流化床反應(yīng)器汽提段的底部和第一流化床反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)的底部通過管線10相連；第二流化床反應(yīng)器汽提段的底部和第二流化床反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)的底部通過管線11相連；氣固快速分離裝置16位于各自流化床反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)的上部；旋風(fēng)分離器位于各自流化床反應(yīng)器沉降段4的內(nèi)部；氣固快速分離裝置16的直徑與第一流化床反應(yīng)器或第二流化床反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)2的直徑之比為0.10.5:1;第一流化床反應(yīng)器或第二流化床反應(yīng)器內(nèi)的旋風(fēng)分離器5為13級，再生器沉降段18內(nèi)的旋風(fēng)分離器19為13級，低碳烯烴收率最高可達(dá)到77.15%(重量)，取得了較好的技術(shù)效果。圖1為本發(fā)明所述方法的流程示意圖。圖1中，1為第一流化床反應(yīng)器底部的進(jìn)料管線；2為流化床反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)；3為汽提段；4為流化床反應(yīng)器的沉降段；5為反應(yīng)器內(nèi)旋風(fēng)分離器；6為集氣室；7為出料口；8為第一流化床反應(yīng)器向第二流化床反應(yīng)器中輸送催化劑的管線；9為第二流化床反應(yīng)器向第一流化床反應(yīng)器中輸送催化劑的管線；10為第一流化床反應(yīng)器汽提段催化劑返回反應(yīng)區(qū)下部的輸送管線；11為第二流化床反應(yīng)器汽提段的催化劑返回反應(yīng)區(qū)2下部的輸送管線；12為第二流化床反應(yīng)器中汽提后待生催化劑進(jìn)入再生器的輸送管線；13為第二流化床反應(yīng)器底部的進(jìn)料管線；14為再生器的進(jìn)料口；15為再生器再生區(qū)；16為流化床反應(yīng)器的氣固快速分離段；17為再生器再生區(qū)上部的氣固快速分離段；18為再生器沉降段；19為再生器內(nèi)旋風(fēng)分離器；20為煙氣出口；21為再生催化劑返回第一流化床反應(yīng)區(qū)的輸送管線；22為再生催化劑返回第二流化床反應(yīng)區(qū)的輸送管線；23為反應(yīng)系統(tǒng)；24為再生催化劑汽提器；25為第一流化床反應(yīng)器中汽提后待生催化劑進(jìn)入再生器的輸送管線。甲醇分別從進(jìn)料管線1和13進(jìn)入第一流化床反應(yīng)器和第二流化床反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)2，與催化劑接觸生成含催化劑粉塵、乙烯、丙烯的物流，分別經(jīng)各自反應(yīng)器沉降段4中的旋風(fēng)分離器5分離后，含乙烯、丙烯的氣相從各自反應(yīng)器頂部進(jìn)入集氣室6，從集氣室6頂部的出口7排出進(jìn)入后續(xù)的分離工段，分離出的催化劑粉塵沉降或從各自旋風(fēng)分離器5下部的催化劑料腿返回各自流化床反應(yīng)器沉降段4下部的汽提段3，經(jīng)汽提后一部分催化劑通過管線12或25進(jìn)入再生器再生區(qū)15底部，一部分催化劑通過管線8、9進(jìn)入另一流化床反應(yīng)器的底部，一部分催化劑通過管線10、11返回各自流化床反應(yīng)器下部的反應(yīng)區(qū)2。待再生的催化劑經(jīng)再生器再生、汽提器24汽提后，一部分催化劑通過管線21返回第一流化床反應(yīng)器下部反應(yīng)區(qū)，一部分催化劑通過管線22返回第二流化床反應(yīng)器下部反應(yīng)區(qū)，生成的煙氣經(jīng)過再生器內(nèi)的旋風(fēng)分離器19分離后由煙氣出口20排出。下面通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述，但不僅限于本實(shí)施例。具體實(shí)施例方式實(shí)施例14在如圖1所示的反應(yīng)-再生裝置中，再生器采用快速流化床，提升氣體為空氣，再生溫度600°C。兩個反應(yīng)器均采用快速流化床，每個反應(yīng)器內(nèi)的氣體表觀速度均為1.2米/秒，反應(yīng)溫度為425。C，純甲醇進(jìn)料，其中40%(重量)進(jìn)入第一流化床反應(yīng)器，甲醇重量空速均為3小時—'，以表壓計(jì)反應(yīng)和再生壓力均為0MPa。第一流化床反應(yīng)器汽提段通過管線8與第二流化床反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)相連，催化劑流量與管線25、10中的催化劑流量的重量比為1:2:3。第二流化床反應(yīng)器汽提段通過管線9與第一流化床反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)相連，催化劑流量與管線12、11中的催化劑流量的重量比為1:2:3。氣固快速分離裝置16位于各自流化床反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)的上部，旋風(fēng)分離器位于各自流化床反應(yīng)器沉降段4的內(nèi)部；氣固快速分離裝置16的直徑與第一流化床反應(yīng)器或第二流化床反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)2的直徑之比為0.12:1;第一流化床反應(yīng)器或第二流化床反應(yīng)器內(nèi)的旋風(fēng)分離器5為1級。再生器沉降段18內(nèi)的旋風(fēng)分離器19為1級。再生劑和待生劑的取樣口分別位于管線21和管線12上，催化劑上碳含量的分析采用紅外碳硫高速分析儀。將催化劑的循環(huán)量保持在一個合理的值，使得系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、控制方便，催化劑循環(huán)量與甲醇總進(jìn)料質(zhì)量流量之比為2。催化劑采用經(jīng)噴霧干燥成型的SAPO-34改性催化劑。反應(yīng)器出口產(chǎn)物采用在線氣相色譜分析,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表l。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實(shí)施例5按照實(shí)施例2所述的條件，改變氣固快速分離裝置16的直徑與第一流化床反應(yīng)器或第二流化床反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)2的直徑之比為0.5:1;第一流化床反應(yīng)器或第二流化床反應(yīng)器內(nèi)的旋風(fēng)分離器5為3級。再生器沉降段18內(nèi)的旋風(fēng)分離器19為3級，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為乙烯碳基收率為39.97%(重量)，丙烯碳基收率為37.18%(重量)，乙烯+丙烯碳基收率為77.15%(重量)。權(quán)利要求1、一種用于含氧化合物制低碳烯烴的反應(yīng)裝置，反應(yīng)裝置主要包括第一流化床反應(yīng)器、第二流化床反應(yīng)器和再生器，第一流化床反應(yīng)器或第二流化床反應(yīng)器均包括進(jìn)料口(1)或(13)、出料口(7)、反應(yīng)區(qū)(2)、沉降段(4)、汽提段(3)、旋風(fēng)分離器(5)、氣固快速分離裝置(16)；進(jìn)料口(1)或(13)位于各自反應(yīng)器底部，出料口(7)位于各自反應(yīng)器上部；第一流化床反應(yīng)器汽提段(3)的底部和第二流化床反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)底部通過管線(8)相連；再生器包括再生區(qū)(15)、氣固快速分離區(qū)(17)、再生器沉降段(18)、再生器汽提段(24)、再生器旋風(fēng)分離器(19)；再生器底部開有再生介質(zhì)入口(14)，再生區(qū)(15)上部設(shè)有氣固快速分離裝置(17)，再生器沉降段(18)內(nèi)有旋風(fēng)分離器(19)，頂部開有煙氣出口(20)；第二流化床反應(yīng)器汽提段(3)的底部和再生器的再生區(qū)(15)的底部通過管線(12)相連；再生器汽提段(24)的底部和第二流化床反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)(2)的底部通過管線(22)相連。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述用于含氧化合物制低碳烯烴的反應(yīng)裝置，其特征在于第一流化床反應(yīng)器、第二流化床反應(yīng)器及再生器均為快速流化床。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述用于含氧化合物制低碳烯烴的反應(yīng)裝置，其特征在于第二流化床反應(yīng)器汽提段的底部和第一流化床反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)底部通過管線(9)相連。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述用于含氧化合物制低碳烯烴的反應(yīng)裝置，其特征在于再生器汽提段的底部和第一流化床反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)的底部通過管線(21)相連。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述用于含氧化合物制低碳烯烴的反應(yīng)裝置，其特征在于第一流化床反應(yīng)器汽提段的底部和再生器的再生區(qū)的底部通過管線(25)相連。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述用于含氧化合物制低碳烯烴的反應(yīng)裝置，其特征在于第一流化床反應(yīng)器汽提段的底部和第一流化床反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)的底部通過管線(10)相連；第二流化床反應(yīng)器汽提段的底部和第二流化床反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)的底部通過管線(ll)相連。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述用于含氧化合物制低碳烯烴的反應(yīng)裝置，其特征在于氣固快速分離裝置(16)位于各自流化床反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)的上部，旋風(fēng)分離器位于各自流化床反應(yīng)器沉降段(4)的內(nèi)部；8、根據(jù)權(quán)利要求1所述用于含氧化合物制低碳烯烴的反應(yīng)裝置，其特征在于氣固快速分離裝置(16)的直徑與第一流化床反應(yīng)器或第二流化床反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)(2)的直徑之比為0.10.5:1;第一流化床反應(yīng)器或第二流化床反應(yīng)器內(nèi)的旋風(fēng)分離器(5)為13級。再生器沉降段(18)內(nèi)的旋風(fēng)分離器(19)為13級。全文摘要本發(fā)明涉及一種用于含氧化合物制低碳烯烴的反應(yīng)裝置，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中裝置生產(chǎn)能力低、低碳烯烴選擇性低、催化劑循環(huán)量小、反應(yīng)器溫度梯度大的問題。本發(fā)明通過采用反應(yīng)裝置主要包括第一流化床反應(yīng)器、第二流化床反應(yīng)器和再生器，第一流化床反應(yīng)器或第二流化床反應(yīng)器均包括進(jìn)料口1或13、出料口7、反應(yīng)區(qū)2、沉降段4、汽提段3、旋風(fēng)分離器5、氣固快速分離裝置16；第一流化床反應(yīng)器汽提段3的底部和第二流化床反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)底部通過管線8相連；再生器包括再生區(qū)15、氣固快速分離區(qū)17、再生器沉降段18、再生器汽提段24、再生器旋風(fēng)分離器19；再生器底部開有再生介質(zhì)入口14，再生區(qū)15上部設(shè)有氣固快速分離裝置17，再生器沉降段18內(nèi)有旋風(fēng)分離器19，頂部開有煙氣出口20；第二流化床反應(yīng)器汽提段3的底部和再生器的再生區(qū)15的底部通過管線12相連；再生器汽提段24的底部和第二流化床反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)2的底部通過管線22相連的技術(shù)方案，較好地解決了該問題，可用于低碳烯烴的工業(yè)生產(chǎn)中。文檔編號C07C11/00GK101306969SQ20071004070公開日2008年11月19日申請日期2007年5月16日優(yōu)先權(quán)日2007年5月16日發(fā)明者忻曉琦,王華文,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