CN102274761A - 甲醇制低碳烯烃催化剂再生装置 - Google Patents

甲醇制低碳烯烃催化剂再生装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种甲醇制低碳烯烃催化剂再生装置，主要解决现有技术中进入反应器的再生催化剂温度较高的问题。本发明通过采用一种甲醇制低碳烯烃催化剂再生装置，主要包括快速流化床再生器15、再生区3、二密床区18、沉降区14、外取热器8、脱气罐7和催化剂输送管路；二密床区18上部与沉降区14相连，下部与再生区3相连，二密床区18和沉降区14内部设有气固快速分离设备13，与再生区3出口相连，沉降区14内设有旋风分离器16，顶部开有烟气出口17；二密床区18下部开有催化剂出口，与外取热器8相连，外取热器8下部开有两个催化剂出口，一个与再生区3下部相连，一个与脱气罐7相连，脱气罐7下部开有催化剂出口与反应器相连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

甲醇制低碳烯烃催化剂再生装置
技术领域
本发明涉及一种甲醇制低碳烯烃催化剂再生装置。
技术背景
低碳烯烃，即乙烯和丙烯，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 6166282中公布了一种甲醇转化为低碳烯烃的技术和反应器，采用快速流化床反应器，气相在气速较低的密相反应区反应完成后，上升到内径急速变小的快分区后，采用特殊的气固分离设备初步分离出大部分的夹带催化剂。由于反应后产物气与催化剂快速分离，有效的防止了二次反应的发生。经模拟计算，与传统的鼓泡流化床反应器相比，该快速流化床反应器内径及催化剂所需藏量均大大减少。
CN 200680029067.1公开了一种分子筛催化剂的再生方法，为了防止再生器稀相段与密相段的温差或减少CO尾燃的发生，向再生器内按照一定的速率添加含有CO氧化金属的催化剂，可以控制再生器产生低于200℃的尾燃温度。
CN 200810043484.2中公开了一种高效再生含氧化合物制烯烃工艺中失活催化剂的方法，设置两个再生区完成失活催化剂的再生操作，有效避免了CO尾燃等问题的发生。
由于甲醇制烯烃反应为强放热反应，反应器需要设置取热设备以保证合适的反应温度。现有技术均是将再生器内的再生催化剂直接进入脱气罐后，然后返回反应器，一般再生催化剂温度均在560℃以上，均存在进入反应器的再生催化剂温度较高，从而再生催化剂带入反应器的热量较高的问题。本发明有针对性的解决了该问题。
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进入反应器的再生催化剂温度较高的问题，提供一种新的甲醇制低碳烯烃催化剂再生装置。该装置用于低碳烯烃的生产中，具有进入反应器的再生催化剂温度较低的优点。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种甲醇制低碳烯烃催化剂再生装置，主要包括快速流化床再生器15、再生区3、二密床区18、沉降区14、外取热器8、脱气罐7和催化剂输送管路；二密床区18上部与沉降区14相连，下部与再生区3相连，二密床区18和沉降区14内部设有气固快速分离设备13，与再生区3出口相连，沉降区14内设有旋风分离器16，顶部开有烟气出口17；二密床区18下部开有催化剂出口，与外取热器8相连，外取热器8下部开有两个催化剂出口，一个与再生区3下部相连，一个与脱气罐7相连，脱气罐7下部开有催化剂出口与反应器相连。
上述技术方案中，所述催化剂包括SAPO-34分子筛；所述二密床区18内催化剂不直接进入脱气罐7中；所述再生催化剂积碳量质量分数为0.01～2.5％；所述返回反应器的再生催化剂温度为400～550℃；所述通过调整外取热器8的取热负荷调整再生温度；所述再生区3内条件为：再生温度为600～700℃，气相线速为0.8～2.0米/秒；所述外取热器8和脱气罐7内的气相物流返回再生器沉降区14；所述待生斜管2与再生区3下部相连；所述再生区的再生介质包括空气。
由于甲醇制烯烃反应过程为强放热过程，反应器需要设置取热设备，而再生器烧炭再生也是强放热过程，也需要设置取热设备控制再生温度。再生温度一般均高于反应温度200℃以上，这样再生催化剂不可避免的会带入反应器较多的热量，增加反应器的取热负荷。采用本发明的方法，采用快速流化床再生器，设置外取热器，将再生催化剂从外取热器中进入脱气罐，然后返回反应器。由于取热器内的再生催化剂温度较低，相应带入反应器的热量就较少。因此，本发明所述方法有效降低了反应器的取热负荷。
采用本发明的技术方案：所述催化剂包括SAPO-34分子筛；所述二密床区18内催化剂不直接进入脱气罐7中；所述再生催化剂积碳量质量分数为0.01～2.5％；所述返回反应器的再生催化剂温度为400～550℃；所述通过调整外取热器8的取热负荷调整再生温度；所述再生区3内条件为：再生温度为600～700℃，气相线速为0.8～2.0米/秒；所述外取热器8和脱气罐7内的气相物流返回再生器沉降区14；所述待生斜管2与再生区3下部相连；所述再生区的再生介质包括空气，进入反应器的再生催化剂温度降低约40～70℃，有效降低了进入反应器的再生催化剂温度，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1为本发明所述方法的流程示意图。
图1中，1为再生介质进料；2为待生斜管；3为再生区；4为外取热器催化剂返回再生区管路；5为外取热器流化介质进料；6为再生斜管；7为脱气罐；8为外取热器；9为二密床区流化介质进料；10为二密床区催化剂进入外取热器管路；11为脱气罐内气相进入沉降区管线；12为外取热器内气相进入沉降区管线；13为气固快速分离设备；14为沉降区；15为再生器；16为气固旋风分离器；17为烟气出口；18为二密床区。
待生催化剂从待生斜管2进入再生器15的再生区3再生，经过气固快速分离设备13和气固旋风分离器16分离出的再生催化剂进入二密床区18，然后再生催化剂经过管线10进入外取热器8中，经过取热的再生催化剂一部分经过管路4返回再生区3中，一部分进入脱气罐7中，经过脱气的再生催化剂通过再生斜管6返回反应器。
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】
在小型甲醇制烯烃反应-再生装置上，再生系统如图1所示。再生器采用快速流化床，催化剂为SAPO-34，保证反应-再生系统的催化剂循环量不变，待生催化剂积碳量质量分数为4.7％，进入再生器再生区底部，与再生空气接触，再生温度为675℃，再生区气相线速为1.2米/秒，形成的再生催化剂进入二密床区，然后进入外取热器，与流化空气接触，取热后的再生催化剂从外取热器下部一部分返回再生区，一部分进入脱气罐脱气，脱气后的再生催化剂积碳量质量分数为0.24％，温度为466℃。
【实施例2】
按照实施例1所述的条件，再生温度为602℃，再生区气相线速为0.8米/秒，脱气罐出来的再生催化剂积碳量质量分数为2.48％，温度为401℃。
【实施例3】
按照实施例1所述的条件，再生温度为691℃，再生区气相线速为2.0米/秒，脱气罐出来的再生催化剂积碳量质量分数为0.02％，温度为539℃。
【比较例1】
按照实施例1所述的条件，再生催化剂直接从二密床区进入脱气罐，然后返回反应器，脱气罐出来的再生催化剂积碳量质量分数为0.43％，温度为521℃。
【比较例2】
按照实施例3所述的条件，再生催化剂直接从二密床区进入脱气罐，然后返回反应器，脱气罐出来的再生催化剂积碳量质量分数为0.1％，温度为588℃。
显然，采用本发明的方法，有效降低了进入反应器的再生催化剂温度，降低了反应器的取热负荷，具有较大的技术优势，可用于低碳烯烃的工业生产中。

Claims (10)

1.一种甲醇制低碳烯烃催化剂再生装置，主要包括快速流化床再生器(15)、再生区(3)、二密床区(18)、沉降区(14)、外取热器(8)、脱气罐(7)和催化剂输送管路；二密床区(18)上部与沉降区(14)相连，下部与再生区(3)相连，二密床区(18)和沉降区(14)内部设有气固快速分离设备(13)，与再生区(3)出口相连，沉降区(14)内设有旋风分离器(16)，顶部开有烟气出口(17)；二密床区(18)下部开有催化剂出口，与外取热器(8)相连，外取热器(8)下部开有两个催化剂出口，一个与再生区(3)下部相连，一个与脱气罐(7)相连，脱气罐(7)下部开有催化剂出口与反应器相连。
2.根据权利要求1所述甲醇制低碳烯烃催化剂再生装置，其特征在于所述催化剂包括SAPO-34分子筛。
3.根据权利要求1所述甲醇制低碳烯烃催化剂再生装置，其特征在于所述二密床区(18)内催化剂不直接进入脱气罐(7)中。
4.根据权利要求1所述甲醇制低碳烯烃催化剂再生装置，其特征在于所述再生催化剂积碳量质量分数为0.01～2.5％。
5.根据权利要求1所述甲醇制低碳烯烃催化剂再生装置，其特征在于所述返回反应器的再生催化剂温度为400～550℃。
6.根据权利要求1所述甲醇制低碳烯烃催化剂再生装置，其特征在于所述通过调整外取热器(8)的取热负荷调整再生温度。
7.根据权利要求1所述甲醇制低碳烯烃催化剂再生装置，其特征在于所述再生区(3)内条件为：再生温度为600～700℃，气相线速为0.8～2.0米/秒。
8.根据权利要求1所述甲醇制低碳烯烃催化剂再生装置，其特征在于所述外取热器(8)和脱气罐(7)内的气相物流返回再生器沉降区(14)。
9.根据权利要求1所述甲醇制低碳烯烃催化剂再生装置，其特征在于所述待生斜管(2)与再生区(3)下部相连。
10.根据权利要求1所述甲醇制低碳烯烃催化剂再生装置，其特征在于所述再生区的再生介质包括空气。
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