CN102274661A - 甲醇制烯烃再生器烟气中催化剂的脱除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种甲醇制烯烃再生器烟气中催化剂的脱除方法，主要解决现有技术中存在的再生器烟气物流中催化剂含量较高、10微米以上催化剂含量较高的问题，本发明通过采用一种甲醇制烯烃再生器烟气中催化剂的脱除方法，主要包括如下步骤：(1)携带催化剂的再生烟气物流Ⅰ进入内置于再生器的气固分离设备，获得催化剂含量小于0.6克/m3的再生烟气物流Ⅱ；(2)所述再生烟气物流Ⅱ进入外置于再生器的气固分离设备，获得催化剂含量小于0.1克/m3的再生烟气物流Ⅲ；其中，再生烟气物流Ⅲ中粒度在10微米以上的催化剂小于5％的技术方案较好地解决了上述问题，可用于低碳烯烃的工业生产中。

Description

甲醇制烯烃再生器烟气中催化剂的脱除方法
技术领域
本发明涉及一种甲醇制烯烃再生器烟气中催化剂的脱除方法。
背景技术
低碳烯烃，主要是乙烯和丙烯，是两种重要的基础化工原料，其需求量在不断增加。一般地，乙烯、丙烯是通过石油路线来生产，但由于石油资源有限的供应量及较高的价格，由石油资源生产乙烯、丙烯的成本不断增加。近年来，人们开始大力发展替代原料转化制乙烯、丙烯的技术。其中，一类重要的用于低碳烯烃生产的替代原料是含氧化合物，例如醇类(甲醇、乙醇)、醚类(二甲醚、甲乙醚)、酯类(碳酸二甲酯、甲酸甲酯)等，这些含氧化合物可以通过煤、天然气、生物质等能源转化而来。某些含氧化合物已经可以达到较大规模的生产，如甲醇，可以由煤或天然气制得，工艺十分成熟，可以实现上百万吨级的生产规模。由于含氧化合物来源的广泛性，再加上转化生成低碳烯烃工艺的经济性，所以由含氧化合物转化制烯烃(OTO)的工艺，特别是由甲醇转化制烯烃(MTO)的工艺受到越来越多的重视。
US 4499327专利中对磷酸硅铝分子筛催化剂应用于甲醇转化制烯烃工艺进行了详细研究，认为SAPO-34是MTO工艺的首选催化剂。SAPO-34催化剂具有很高的低碳烯烃选择性，而且活性也较高，可使甲醇转化为低碳烯烃的反应时间达到小于10秒的程度，更甚至达到提升管的反应时间范围内。
US 4338475专利中公开了一种使甲醇转化成烯烃的方法，其中通过反应器内的旋风分离器从反应产物物流中分离出催化剂。催化剂在反应器内由于机械应力容易磨损破碎而产生粉末状颗粒，由于其尺寸小、重量较轻，反应器内的旋风分离器不能有效除去催化剂粉末，随反应产物物流夹带出反应器，催化剂粉末越小，越难通过常规的方法分离。因此，该方法存在产品气物流中催化剂含量较高、且10微米以上的催化剂颗粒较多的问题。
CN 200780005859公开了一种再生烟气中脱除固体颗粒的方法，再生烟气经冷却后进入静电除尘器，采用静电除尘的方法脱除催化剂细粉。该方法操作繁琐，投资较大。
本领域所公知的，再生烟气不可避免的会夹带部分催化剂离开再生器，这部分夹带的催化剂如果不能有效脱除，尤其是大于10微米以上的催化剂颗粒，会造成后续烟气轮机内许多部件的严重磨损，即使烟气排空，仍然会带来环境污染的问题。由于甲醇制烯烃催化剂价格昂贵，跑损的催化剂需要严格控制，现有技术并没有较好的解决上述问题，本发明有针对性的解决了上述问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的再生器烟气物流中催化剂含量较高、10微米以上催化剂含量较高的问题，提供一种新的甲醇制烯烃再生器烟气中催化剂的脱除方法，该方法具有再生器烟气物流中催化剂含量较低、10微米以上催化剂含量较低的优点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种甲醇制烯烃再生器烟气中催化剂的脱除方法，(1)携带催化剂的再生烟气物流Ⅰ进入内置于再生器的气固分离设备，获得催化剂含量小于0.6克/米3的再生烟气物流Ⅱ；(2)所述再生烟气物流Ⅱ进入外置于再生器的气固分离设备，获得催化剂小于0.1克/米3的再生烟气物流Ⅲ；其中，再生烟气物流Ⅲ中粒度在10微米以上的催化剂小于5％。
上述技术方案中，所述催化剂包括SAPO-34；所述内置于再生器的气固分离设备为至少为一级的旋风分离器；所述外置于再生器的气固分离设备为旋风分离器，内置至少100个立管式高效旋风管；所述再生烟气物流Ⅱ不经过冷却直接进入外置于再生器的气固分离设备；所述再生烟气物流Ⅲ可经冷却后排空或者不经冷却去烟气轮机回收能量；所述再生烟气物流Ⅲ中粒度在10微米以上的催化剂小于3％；外置于再生器的气固分离设备分离出的催化剂平均粒径小于30微米。
催化剂粒径分布采用激光粒度法测量。当测得的再生烟气物流Ⅲ中催化剂含量小于0.1克/米3，且粒度在10微米以上的催化剂小于5％时，烟气物流可放空或进入烟气轮机回收能量。
由于再生器内的传统气固旋风分离器效率有限，某些催化剂细粉并不能完全从再生烟气中脱除，再生烟气不可避免的会夹带部分催化剂离开再生器，这部分夹带的催化剂如果不能有效脱除，尤其是大于10微米以上的催化剂颗粒，会造成后续烟气轮机内许多部件的严重磨损。即使是烟气排空，仍然会带来环境污染的问题。另外，由于甲醇制烯烃催化剂价格昂贵，跑损的催化剂需要严格加以控制，脱除下来的催化剂细粉还可以再次使用，以降低催化剂的使用成本。采用本发明的方法，除内置于反应器的传统旋风分离器外，还在反应器外设有内置高效旋风管的旋风分离器，该旋风分离器类似于催化裂化烟气管道上的“三级旋风分离器”，可保证10微米左右的催化剂细粉的有效脱除，将进入烟气轮机的烟气物流中催化剂粒度在10微米以上的催化剂降低到5％以下，既有效回收了跑损催化剂细粉，降低了甲醇制烯烃工艺的催化剂消耗，又保证了烟气轮机的长周期稳定运行。
采用本发明的技术方案：所述催化剂包括SAPO-34；所述内置于再生器的气固分离设备为至少为一级的旋风分离器；所述外置于再生器的气固分离设备为旋风分离器，内置至少100个立管式高效旋风管；所述再生烟气物流Ⅱ不经过冷却直接进入外置于再生器的气固分离设备；所述再生烟气物流Ⅲ可经冷却后排空或者不经冷却去烟气轮机回收能量；所述再生烟气物流Ⅲ中粒度在10微米以上的催化剂小于3％；外置于再生器的气固分离设备分离出的催化剂平均粒径小于30微米，可有效提高跑损催化剂的回收率，取得了较好的技术效果。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
具体实施方式
【实施例1】
在甲醇制烯烃再生系统中，再生器采用湍动流化床，催化剂采用SAPO-34，再生温度为667℃，再生器沉降段内设有两级旋风分离器，两级旋风分离器出口催化剂含量约为0.37克/米3，在再生器外设有内置100个立管式高效旋风管的旋风分离器，可有效回收10微米以上的催化剂细粉，外置旋风分离器出口物流中催化剂含量约为0.063克/米3，其中粒度在10微米以上的催化剂为2.94％，脱除下来的催化剂平均粒径为18微米。
【实施例2】
在如实施例1所述的条件下，在再生器沉降段喷入水蒸气以降低烟气出口温度在630℃以下，内置旋风分离器出口催化剂含量约为0.59克米3，外置旋风分离器出口催化剂含量约为0.098克/米3，其中粒度在10微米以上的催化剂为4.92％，脱除下来的催化剂平均粒径为28.7微米。
【比较例1】
在如实施例1所述的条件下，只是在再生器外不设置旋风分离器，内置旋风分离器出口催化剂含量约为0.35克/米3，其中粒度在10微米以上的催化剂为62％。
显然，采用本发明的方法，降低了再生器烟气物流中催化剂含量和10微米以上催化剂含量，具有较大的技术优势，可用于低碳烯烃的工业生产中。

Claims (7)

1.一种甲醇制烯烃再生器烟气中催化剂的脱除方法，主要包括以下步骤：
(1)携带催化剂的再生烟气物流Ⅰ进入内置于再生器的气固分离设备，获得催化剂含量小于0.6克/米3的再生烟气物流Ⅱ；
(2)所述再生烟气物流Ⅱ进入外置于再生器的气固分离设备，获得催化剂含量小于0.1克/米3的再生烟气物流Ⅲ；
其中，再生烟气物流Ⅲ中粒度在10微米以上的催化剂小于5％。
2.根据权利要求1所述甲醇制烯烃再生器烟气中催化剂的脱除方法，其特征在于所述催化剂包括SAPO-34。
3.根据权利要求1所述甲醇制烯烃再生器烟气中催化剂的脱除方法，其特征在于所述内置于再生器的气固分离设备为至少为一级的旋风分离器；所述外置于再生器的气固分离设备为旋风分离器，内置至少100个立管式高效旋风管。
4.根据权利要求1所述甲醇制烯烃再生器烟气中催化剂的脱除方法，其特征在于所述再生烟气物流Ⅱ不经过冷却直接进入外置于再生器的气固分离设备。
5.根据权利要求1所述甲醇制烯烃再生器烟气中催化剂的脱除方法，其特征在于所述再生烟气物流Ⅲ可经冷却后排空或者不经冷却去烟气轮机回收能量。
6.根据权利要求1所述甲醇制烯烃再生器烟气中催化剂的脱除方法，其特征在于所述再生烟气物流Ⅲ中粒度在10微米以上的催化剂小于3％。
7.根据权利要求1所述甲醇制烯烃再生器烟气中催化剂的脱除方法，其特征在于外置于再生器的气固分离设备分离出的催化剂平均粒径小于30微米。
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