甲醇制烯烴反應(yīng)設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及煤制烯烴、石油化工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種帶汽提格柵的反應(yīng)器中碳含量可調(diào)的甲醇制烯烴反應(yīng)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]低碳烯烴(乙烯和丙烯等)是石油化工基本原料。目前乙烯主要由石腦油蒸汽裂解生產(chǎn)。由于石油資源短缺由石腦油生產(chǎn)乙烯的成本越來(lái)越高。國(guó)內(nèi)外正積極開發(fā)原料更豐富的乙烯生產(chǎn)工藝。其中用甲醇生產(chǎn)乙烯和丙烯的研宄已經(jīng)取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。
[0003]甲醇制烯烴反應(yīng)屬于氣固非均相催化反應(yīng)，使用氣固流態(tài)化技術(shù)。目前甲醇制取低碳烯烴的工業(yè)裝置采用常規(guī)密相流化床反應(yīng)器。密相流化床反應(yīng)器為筒形結(jié)構(gòu)，下部直徑小，高度為6?8m ;上部直徑擴(kuò)大，高度為12?16m ;中間過(guò)渡段高2?6m。在反應(yīng)器底部設(shè)有進(jìn)料分布器，頂部設(shè)有旋風(fēng)分離器，旋風(fēng)分離器的下部有料腿和翼閥。甲醇制取烯烴工藝的特點(diǎn)是:反應(yīng)速度快、放熱量大、醇劑比低。反應(yīng)要求嚴(yán)格控制反應(yīng)時(shí)間，以達(dá)到預(yù)期的烯烴選擇性及烯烴收率?，F(xiàn)有的常規(guī)密相流化床反應(yīng)器通過(guò)控制流化床催化劑料位高度來(lái)控制反應(yīng)時(shí)間，一般將流化床催化劑料位高度控制在3?6m，反應(yīng)時(shí)間I?3s。而反應(yīng)器流化床料位至頂部旋風(fēng)分離器入口有15?20m的距離，氣體產(chǎn)物離開流化床催化劑料面后攜帶部分催化劑向上流動(dòng)，經(jīng)過(guò)15?20m的自由空間，停留時(shí)間達(dá)20?30s，偏離最佳操作條件使目的產(chǎn)物(乙烯、丙烯)選擇性和產(chǎn)率下降，影響裝置的經(jīng)濟(jì)利益。
[0004]常規(guī)反應(yīng)器下部為密相段，上部為稀相段(通常擴(kuò)大直徑)。生產(chǎn)中在密相流化床底部氣體分布器給入工藝氣體，氣泡在床層浮力作用下向上流動(dòng)，穿過(guò)密相床層進(jìn)入稀相段。氣體夾帶部分細(xì)粉顆粒繼續(xù)向上流動(dòng)，在稀相段氣體流速較低。由于是自然沉降，反應(yīng)器上部稀相段要求較低的流速，需要擴(kuò)大設(shè)備直徑，經(jīng)自然沉降后進(jìn)入頂部旋風(fēng)分離器入口的細(xì)粉顆粒濃度一般為5?10kg/m3，若要求細(xì)粉顆粒濃度低于該值，目前常規(guī)的流化床反應(yīng)器無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
[0005]目前有一種甲醇制烯烴反應(yīng)器，將傳統(tǒng)的沉降段，改為輸送管，大大的降低了反應(yīng)產(chǎn)品在自由空間的停留時(shí)間。同時(shí)，采用預(yù)分離設(shè)施將產(chǎn)品氣體與催化劑快速的分離。但是由于在密相流化床中仍存在氣固分布不均，氣固兩相返混嚴(yán)重的問(wèn)題，這同樣會(huì)導(dǎo)致副產(chǎn)品的生成，目的產(chǎn)物收率和轉(zhuǎn)化率降低。
[0006]甲醇制烯烴所使用的催化劑具有氧八環(huán)構(gòu)成的橢球形籠和三維孔道結(jié)構(gòu)，可以高效選擇性的生產(chǎn)乙烯和丙烯，而在分子篩內(nèi)生產(chǎn)的某些高碳中間體、高碳烴或多支鏈烴無(wú)法擴(kuò)散出來(lái)，聚集于籠內(nèi)生產(chǎn)積碳。積碳不僅能使催化劑失活，而且影響反應(yīng)產(chǎn)物的分布。工業(yè)裝置中為了保證產(chǎn)品氣體乙烯、丙烯的產(chǎn)率，必須定期測(cè)定催化劑的碳含量。
[0007]催化劑碳含量受操作條件的影響較大，一般而言，焦炭含量高，催化劑活性降低，從而直接影響反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，使乙烯、丙烯產(chǎn)率下降。焦炭含量亦不能太低，因?yàn)樘荚谝欢ǔ潭壬掀鸬奖Ｗo(hù)催化劑的作用，可以抑制過(guò)度反應(yīng)，延長(zhǎng)催化劑的使用壽命。正常狀態(tài)下，再生催化劑焦炭含量的最佳范圍為1.5?2.0%，待生催化劑的焦炭含量的最佳范圍為7.0?7.5%。工業(yè)裝置數(shù)據(jù)表明，若催化劑的焦炭含量低于最佳范圍，乙烯、丙烯的產(chǎn)率很低；高于最佳范圍，催化劑活性降低，乙烯、丙烯產(chǎn)率降低，此時(shí)主要產(chǎn)物為二甲醚。因此將催化劑碳含量控制在最佳范圍內(nèi)，能夠明顯的提高目的產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率和收率。
[0008]在甲醇制烯烴反應(yīng)中，催化劑從反應(yīng)器出來(lái)后，在顆粒之間、顆粒微孔中會(huì)夾帶和吸附一定量的產(chǎn)品氣體，這部分氣體約占產(chǎn)品總量的2?4%，如果將這部分產(chǎn)品氣體汽提后，再讓這部分催化劑進(jìn)入到再生器中，可以有效的降低有用的產(chǎn)品氣體的損失，而且由于這部分產(chǎn)品氣體的帶入，會(huì)增加再生器負(fù)荷。
[0009]由此，本發(fā)明人憑借多年從事相關(guān)行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)與實(shí)踐，提出一種甲醇制烯烴反應(yīng)設(shè)備，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010]本實(shí)用新型的目的在于提供一種甲醇制烯烴反應(yīng)設(shè)備，有效的降低反應(yīng)設(shè)備上部自由空間，縮短反應(yīng)時(shí)間，使其更靠近最佳操作條件，從而提高目的產(chǎn)物(乙烯、丙烯)選擇性及烯烴收率；同時(shí)，有效降低催化劑顆粒之間、顆粒微孔間夾帶和吸附的產(chǎn)出氣體，提高目的產(chǎn)物收率、降低再生器的負(fù)荷，還可以調(diào)節(jié)反應(yīng)設(shè)備中碳含量，提高裝置的經(jīng)濟(jì)效益。
[0011]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種甲醇制烯烴反應(yīng)設(shè)備，包括一密封殼體，所述殼體內(nèi)側(cè)下部設(shè)置有密相流化床，所述殼體頂部設(shè)置有產(chǎn)出氣體出口，所述殼體內(nèi)側(cè)位于所述產(chǎn)出氣體出口下方設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)旋風(fēng)分離器，每個(gè)所述旋風(fēng)分離器內(nèi)側(cè)沿切線方向貫通連接有一第一入口管，每個(gè)所述旋風(fēng)分離器底部豎直設(shè)置有一顆粒輸出管，所述殼體內(nèi)側(cè)上部設(shè)置有一氣固分離裝置，所述氣固分離裝置上方與所述第一入口管導(dǎo)通；所述氣固分離裝置包括一直徑向上漸縮、上下貫通的第一錐形段，所述第一錐形段底部與所述殼體內(nèi)壁密封連接，所述第一錐形段頂部貫通連接于一上下貫通、豎直設(shè)置的輸送管底部，所述輸送管與所述殼體內(nèi)壁之間的環(huán)形空間中橫向固定設(shè)置有汽提格柵，位于所述第一錐形段外側(cè)壁上方、所述汽提格柵下方與所述殼體內(nèi)壁之間形成第一殼體空間，所述第一殼體空間一側(cè)與所述密相流化床導(dǎo)通，所述第一殼體空間另一側(cè)與外部導(dǎo)通；所述密相流化床內(nèi)部橫向固定設(shè)置有格柵板。
[0012]在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述輸送管頂部連接有一快速分離裝置，所述輸送管和所述快速分離裝置外側(cè)自上往下設(shè)置有一外罩，所述外罩上方設(shè)置有第一出口，所述第一出口與所述第一入口管導(dǎo)通；所述外罩底部開口位于所述汽提格柵上方。
[0013]在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述外罩包括位于所述汽提格柵上方的第一直管，所述快速分離裝置設(shè)置于所述第一直管內(nèi)部上方，所述第一直管頂部連接有直徑向上漸縮的第二錐形段，所述第二錐形段頂部連接有第一封頭，所述第一封頭側(cè)壁上設(shè)置所述第一出口 ；所述第一出口與所述第一入口管同軸連通。
[0014]在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述汽提格柵上方設(shè)置有一顆粒通過(guò)裝置，所述顆粒通過(guò)裝置包括一直徑向下漸縮、上下貫通的錐形漏斗，所述錐形漏斗上方與所述殼體側(cè)壁密封連接，所述錐形漏斗側(cè)壁上設(shè)置有多個(gè)篩孔，所述錐形漏斗底部貫通連接一直管段。
[0015]在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述顆粒輸出管下方設(shè)置有松動(dòng)氣體分布裝置。
[0016]在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述外罩包括所述汽提格柵上方設(shè)置的第二直管，所述第二直管內(nèi)徑小于所述快速分離裝置外廓尺寸，所述第二直管頂部連接有直徑向上漸擴(kuò)的第三錐形段，所述第三錐形段頂部連接有第三直管，所述快速分離裝置設(shè)置于所述第三直管內(nèi)部上方，所述第三直管頂部連接有第二封頭，所述第二封頭頂部設(shè)置所述第一出口 ；所述產(chǎn)出氣出口下方設(shè)有氣室，所述氣室底部與所述旋風(fēng)分離器頂部連通。
[0017]在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述汽提格柵下方設(shè)有汽提蒸汽入口 ；所述第一殼體空間對(duì)應(yīng)的殼體側(cè)壁上設(shè)置有第一通孔和第二通孔，所述殼體外側(cè)位于所述密相流化床上部位置設(shè)置有第三通孔，所述第一通孔外部貫通連接有催化劑循環(huán)管，所述催化劑循環(huán)管下端開口斜向上與所述第三通孔貫通連接，所述第二通孔外部貫通連接有待生劑輸出管。
[0018]在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述催化劑循環(huán)管上設(shè)置有滑閥。
[0019]在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述格柵板數(shù)量為一組、兩組或多組。
[0020]在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述格柵板下方設(shè)置有原料分布器，所述殼體底部設(shè)置有原料氣入口，所述原料分布器下方與所述原料氣入口密封連接；所述殼體外側(cè)設(shè)置有再生劑注入管，所述再生劑注入管與所述密相流化床上部貫通連接。
[0021]由上所述，本實(shí)用新型提供的甲醇制烯烴反應(yīng)設(shè)備具有如下有益效果:
[0022]1、本實(shí)用新型的甲醇制烯烴反應(yīng)設(shè)備在密相流化床內(nèi)部設(shè)有格柵板，格柵板對(duì)穿過(guò)擋板層的氣泡產(chǎn)生強(qiáng)烈的剪切和破碎效果，能夠顯著降低密相流化床內(nèi)氣泡的尺寸，改善了氣固的接觸效果；同時(shí)，改善氣相的均勻分布和密相流化床的操作穩(wěn)定性，減少固體顆粒沿軸向返混，進(jìn)而提高設(shè)備內(nèi)部徑向溫度的均一性，提高了目標(biāo)產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化率和收率。
[0023]2、本實(shí)用新型的甲醇制烯烴反應(yīng)設(shè)備中第一錐形段外側(cè)壁上方設(shè)置汽提格柵，使得分離下來(lái)的催化劑固體顆粒經(jīng)過(guò)汽提，降低催化劑固體顆粒內(nèi)的積碳，通過(guò)汽提段與密相流化床導(dǎo)通的催化劑循環(huán)管，可靈活調(diào)節(jié)密相流化床內(nèi)的催化劑固體顆粒含碳量，能夠提高目標(biāo)產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化率和收率；催化劑固體顆