CN102276392B

CN102276392B - 甲醇制低碳烯烃反应装置的启动方法

Info

Publication number: CN102276392B
Application number: CN2010101998515A
Authority: CN
Inventors: 齐国祯; 钟思青; 张惠明; 王洪涛
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Priority date: 2010-06-11
Filing date: 2010-06-11
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2030-06-11
Also published as: CN102276392A

Abstract

本发明提供一种甲醇制低碳烯烃反应装置的启动方法，主要解决现有技术中存在开车时间较长、催化剂损害程度较大、安全系数较低的问题。本发明通过采用一种包括反应器、再生器、两个辅助燃烧室、辅助加热炉、催化剂储罐，其中反应器和再生器各配备一个辅助燃烧室的反应装置；用两个辅助燃烧室分别对反应器和再生器进行衬里烘干，并将再生器和反应器加热；反应器通入通过辅助加热炉加热过的水蒸汽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

甲醇制低碳烯烃反应装置的启动方法

技术领域

本发明涉及一种甲醇制低碳烯烃反应装置的启动方法。

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，一类重要的用于轻质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，再加上转化生成轻质烯烃工艺的经济性，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。

US4499327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催化剂具有很高的轻质烯烃选择性，而且活性也较高，可使甲醇转化为轻质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。

CN 200480023270.9中公布了一种启动反应系统的方法，该方法包括催化剂的装填、转移、加热等多个步骤。但采用该方法启动反应系统，存在开车时间较长、催化剂损害较大、安全系数较低的缺点。

CN 200610112558中公布了一种制取低碳烯烃流态化催化反应装置的方法，利用开工辅助热源加热反应器到适合进料的温度，在300℃时向反应器输送原料，开始反应。但是该方法中在通入原料前反应器一直采用氮气流化，并用辅助热源加热氮气，造成氮气消耗过大，且反应产物中存在氮气的问题，整个开车过程反应器温度较低，存在催化剂损害较大、安全系数较低的缺点。

甲醇制低碳烯烃反应—再生烯烃与传统的催化裂化反应—再生系统有着本质的不同，开车难度也较催化裂化开车大。现有技术均存在开车时间较长、催化剂损害较大的问题。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开车时间较长、催化剂损害程度较大、安全系数较低的问题。提供一种新的甲醇制低碳烯烃反应装置的启动方法，该方法用于低碳烯烃的生产中，具有开车时间较短、催化剂损害程度较小、安全系数较高的优点。

本发明采用的技术方案如下：一种甲醇制低碳烯烃反应装置的启动方法，主要包括以下步骤：(1)提供一种反应装置，包括反应器、再生器、两个辅助燃烧室、辅助加热炉、催化剂储罐，其中反应器和再生器各配备一个辅助燃烧室；(2)用两个辅助燃烧室分别对反应器和再生器进行衬里烘干，并将再生器温度加热到400～600℃，将反应器温度加热到150～350℃；(3)将催化剂从催化剂储罐中转入再生器，停用反应器辅助燃烧室，反应器通入通过辅助加热炉加热过的水蒸汽；(4)将再生器内的催化剂转入反应器，建立反应器与再生器间的催化剂循环；(5)将反应器反应区温度加热到不小于350℃后，反应器内通入包括甲醇的原料；(6)再生器热量平衡后，停用再生器辅助燃烧室。

上述技术方案中，所述辅助燃烧室内的燃烧介质选自柴油、燃料气；所述催化剂包括硅铝磷酸盐分子筛；反应器和再生器正常操作状态时反应器辅助燃烧室与反应器间加盲板；反应器辅助燃烧室在反应器和再生器间非正常切断后可作为反应器的供热设备；将再生器内的催化剂转入反应器的过程中，继续从催化剂储罐中向再生器内转入催化剂；辅助加热炉除加热进入反应器的水蒸气外，也可加热进入再生器的再生介质；再生器加入催化剂后的升温过程喷入燃烧油，如柴油；辅助加热炉可采用电加热的方式；反应器底部设有催化剂卸出管线。

本发明所述燃料气主要含有甲烷、氢气、乙烯、丙烯等组分。

由于甲醇制低碳烯烃反应的生焦率较低，且甲醇分子量较小，因此其反应—再生系统具有“大反应器、小再生器”的特点，与传统的催化裂化“小反应器、大再生器”的特点有着本质的区别，这也使得甲醇制低碳烯烃反应—再生系统的开车与传统的循环流化床开车方法不同，难度更大。本发明通过采用双辅助燃烧室和一个辅助加热炉的组合，反应器和再生器可以独立进行烘干衬里的操作，烘干效果好且快，而且反应器通入的水蒸气通过辅助加热炉加热，有效避免了催化剂转移过程中的“和泥”现象，同时可以较快速度的将反应器温度加热到反应初始温度，大大缩短了启动周期。另外，辅助加热炉还可以加热进入再生器的主风，提高了加催化剂过程中再生器的升温速度。最后，由于甲醇制烯烃催化剂价格昂贵，如果反应器和再生器非正常切断，反应器的催化剂将随着反应器温度的降低面临“和泥”的危险，而且如果用水蒸气作为卸剂时的流化介质，催化剂卸出后也同样会存在“和泥”的危险。因此反应器辅助燃烧室的设置很有必要，虽然在正常操作状态时是停用状态，但是在事故状态，反应器辅助燃烧室将作为卸剂的热源安全的将反应器的催化剂卸到催化剂储罐中，避免了催化剂“和泥“的危险，有效提高了装置的安全系数。因此，采用本发明的启动方法，既缩短了开车周期，减轻了催化剂在开车过程中的损失和污染，又有效保证了事故状态下催化剂的安全。

采用本发明的技术方案：所述辅助燃烧室内的燃烧介质选自柴油、燃料气；所述催化剂包括硅铝磷酸盐分子筛；反应器和再生器正常操作状态时反应器辅助燃烧室与反应器间加盲板；反应器辅助燃烧室在反应器和再生器间非正常切断后可作为反应器的供热设备；将再生器内的催化剂转入反应器的过程中，继续从催化剂储罐中向再生器内转入催化剂；辅助加热炉除加热进入反应器的水蒸气外，也可加热进入再生器的再生介质；再生器加入催化剂后的升温过程可喷入燃烧油，如柴油；辅助加热炉可采用电加热的方式；反应器底部设有催化剂卸出管线，开车周期基本在2～4小时之间(除去衬里烘干时间)，在连续60天的运行过程中，低碳烯烃收率平均达到81.4％重量，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为本发明所述方案的流程示意图

图1中，1为反应器原料进料；2为蒸气管线；3为辅助加热炉；4为盲板；5为反应器辅助燃烧室；6为反应器反应区；7为汽提介质进料管线；8为反应器外循环斜管；9为再生斜管；10为待生斜管；11为外取热器流化介质入口管线；12为汽提区；13为气固快速分离区；14为反应器外取热器；15为反应器外取热器中气体返回反应器管线；16为脱气罐流化介质入口管线；17为反应器分离区；18为反应器；19为产品出口管线；20为反应器气固旋风分离器；21为脱气罐；22为脱气罐内气体返回再生器管线；23为再生器；24为再生烟气出口管线；25为再生器气固旋风分离器；26为再生器分离区；27为再生器外取热器；28为再生器密相段；29为反应器辅助燃烧室空气管线；30为再生器辅助燃烧室；31为空气管线；32为再生器大型加剂线；33为催化剂储罐；34为再生器外取热器流化介质入口管线；35为反应器卸剂线。

包括甲醇原料的物流经进料管线1进入反应器18的反应区6中，与分子筛催化剂接触，反应生成含有低碳烯烃的产品，携带待生催化剂经过气固快速分离区13进入反应器分离区17，其中，气固快速分离区13分离出来的大部分催化剂进入汽提区12，而气相产品以及部分未被气固快速分离设备分离的催化剂经入旋风分离器20进行再次分离，催化剂经过旋风分离器20的料腿返回到汽提区12，气相产品经出口管线19进入后续的分离工段。被气固快速分离区13和旋风分离器20分离出的待生催化剂经过汽提后分为三部分，一部分通过催化剂外循环斜管8返回到反应区6的底部；一部分经过待生斜管10进入再生器23的密相段28中烧炭再生；其余部分进入反应器外取热器14后返回反应区6中。焦炭燃烧生成的烟气经过旋风分离器25后通过烟气出口管线24进入后续的能量回收系统，再生完成的催化剂通过再生斜管9返回反应区6。开车时，催化剂从储罐33中通过再生器23底部的大型加剂线32加入再生器23内，当把原料切入反应器前，采用自管线2切入反应器的中压蒸汽流化催化剂，中压蒸汽通过辅助加热炉3加热。事故状态，如两器切断后，反应器18停蒸汽，启动反应器辅助燃烧室5供给反应器热量，催化剂通过卸剂线35卸出。

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】

如图1所示的甲醇制低碳烯烃反应-再生系统，反应器为快速床，再生器为湍动床，催化剂为SAPO-34分子筛，甲醇进料量为4.2吨/小时，两个辅助燃烧室内通入燃料气点火用于将空气加热，空气被加热后进入反应器和再生器，烘干衬里结束后，反应器内空气切出，停用反应器辅助燃烧室，辅助燃烧室出口加盲板，反应器切入经过辅助加热炉加热过的蒸汽，蒸汽温度为380℃左右，可将反应器温度控制在250℃～300℃之间，同时将再生器加热到450℃左右，将催化剂通过大型加剂线从催化剂储罐转入再生器中，当再生器床层料位到达燃烧油喷嘴位置以上1米，且再生器密相段温度大于370℃后，向再生器密相段喷入燃烧油，燃烧油采用加氢柴油。柴油喷入后快速将再生器密相段温度升至550℃以上，同时加快向再生器内转入催化剂的速度；当再生器料位达到62％，催化剂床层没过旋风分离器料腿，再生器密相段温度为530℃时，打开再生斜管滑阀，向反应器转入催化剂，转入反应器的催化剂经过快速床反应区进入分离区和汽提区，待汽提区的料位有显示且温度明显上升后，打开待生斜管滑阀，逐渐建立反应器与再生器间的催化剂循环；在催化剂从再生器转入反应器的过程中，继续从催化剂储罐向再生器转入催化剂，直至反应器和再生器内的催化剂藏量到达设计值；两器建立循环后，从再生器通过再生斜管过来的高温催化剂和高温蒸汽一起将反应器反应区温度加热到380℃左右时，反应器内通入包括甲醇的原料，同时按照一定的比例减少蒸汽量。原料与反应区的催化剂接触，生成包括低碳烯烃的产品以及在催化剂上形成积炭；当待生催化剂积炭达到1.5％重量时，停止向再生器喷入燃烧油；当待生催化剂积炭达到3.3％重量以上时，停用再生器辅助燃烧室。

整个开车过程历时约3小时，缩短了开车周期，减轻了开车过程中催化剂的损害，在连续60天的运行过程中，低碳烯烃收率平均达到81.4％重量。

在两器切断状态下，启用辅助加热炉，加热蒸汽进入反应器，置换反应器中残留的原料和产品后，启用反应器辅助燃烧室，加热空气，进入反应器置换反应器内的残留蒸汽，同时保证反应器的温度在300℃以上，当将蒸汽置换干净后，从反应器卸剂线将催化剂安全卸出。该过程有效避免了反应器内催化剂卸出时的“和泥”现象，具有安全系数高的优先。

显然，采用本发明的方法，可以达到缩短开车周期，降低催化剂损害程度，提高装置安全系数的目的，具有较大的技术优势，可用于低碳烯烃的工业生产中。

Claims

1.一种甲醇制低碳烯烃反应装置的启动方法，包括以下步骤：

包括甲醇原料的物流经进料管线(1)进入反应器(18)的反应区(6)中，与分子筛催化剂接触，反应生成含有低碳烯烃的产品，携带待生催化剂经过气固快速分离区(13)进入反应器分离区(17)，其中，气固快速分离区(13)分离出来的大部分催化剂进入汽提区(12)，而气相产品以及部分未被气固快速分离设备分离的催化剂经入旋风分离器(20)进行再次分离，催化剂经过旋风分离器(20)的料腿返回到汽提区(12)，气相产品经出口管线(19)进入后续的分离工段；被气固快速分离区(13)和旋风分离器(20)分离出的待生催化剂经过汽提后分为三部分，一部分通过催化剂外循环斜管(8)返回到反应区(6)的底部；一部分经过待生斜管(10)进入再生器(23)的密相段(28)中烧炭再生；其余部分进入反应器外取热器(14)后返回反应区(6)中；焦炭燃烧生成的烟气经过旋风分离器(25)后通过烟气出口管线(24)进入后续的能量回收系统，再生完成的催化剂通过再生斜管(9)返回反应区(6)；开车时，催化剂从储罐(33)中通过再生器(23)底部的大型加剂线(32)加入再生器(23)内，当把原料切入反应器前，采用自管线(2)切入反应器的中压蒸汽流化催化剂，中压蒸汽通过辅助加热炉(3)加热；事故状态，如两器切断后，反应器(18)停蒸汽，启动反应器辅助燃烧室(5)供给反应器热量，催化剂通过卸剂线(35)卸出；

所述反应器为快速床，再生器为湍动床，催化剂为SAPO-34分子筛，甲醇进料量为4.2吨/小时，两个辅助燃烧室内通入燃料气点火用于将空气加热，空气被加热后进入反应器和再生器，烘干衬里结束后，反应器内空气切出，停用反应器辅助燃烧室，辅助燃烧室出口加盲板，反应器切入经过辅助加热炉加热过的蒸汽，蒸汽温度为380℃左右，可将反应器温度控制在250℃～300℃之间，同时将再生器加热到450℃左右，将催化剂通过大型加剂线从催化剂储罐转入再生器中，当再生器床层料位到达燃烧油喷嘴位置以上1米，且再生器密相段温度大于370℃后，向再生器密相段喷入燃烧油，燃烧油采用加氢柴油；柴油喷入后快速将再生器密相段温度升至550℃以上，同时加快向再生器内转入催化剂的速度；当再生器料位达到62％，催化剂床层没过旋风分离器料腿，再生器密相段温度为530℃时，打开再生斜管滑阀，向反应器转入催化剂，转入反应器的催化剂经过快速床反应区进入分离区和汽提区，待汽提区的料位有显示且温度明显上升后，打开待生斜管滑阀，逐渐建立反应器与再生器间的催化剂循环；在催化剂从再生器转入反应器的过程中，继续从催化剂储罐向再生器转入催化剂，直至反应器和再生器内的催化剂藏量到达设计值；两器建立循环后，从再生器通过再生斜管过来的高温催化剂和高温蒸汽一起将反应器反应区温度加热到380℃左右时，反应器内通入包括甲醇的原料，同时按照一定的比例减少蒸汽量；原料与反应区的催化剂接触，生成包括低碳烯烃的产品以及在催化剂上形成积炭；当待生催化剂积炭达到1.5％重量时，停止向再生器喷入燃烧油；当待生催化剂积炭达到3.3％重量以上时，停用再生器辅助燃烧室；

整个开车过程历时约3小时，缩短了开车周期，减轻了开车过程中催化剂的损害，在连续60天的运行过程中，低碳烯烃收率平均达到81.4％重量；

在两器切断状态下，启用辅助加热炉，加热蒸汽进入反应器，置换反应器中残留的原料和产品后，启用反应器辅助燃烧室，加热空气，进入反应器置换反应器内的残留蒸汽，同时保证反应器的温度在300℃以上，当将蒸汽置换干净后，从反应器卸剂线将催化剂安全卸出。