具体实施方式
在本发明中,“与...相连”或“连接至”或“连通”,既可以是二者直接相连,也可以隔着常见的部件或装置(例如阀、泵、换热器等)相连或连接。
在本发明中,在不矛盾或冲突的情况下,本发明的所有实施例、实施方式以及特征可以相互组合。
在本发明中,常规的设备、装置、部件等,既可以商购,也可以根据本发明公开的内容自制。
在本发明中,为了突出本发明的重点,对一些常规的操作和设备、装置、部件进行的省略,或仅作简单描述。
本发明解决的问题是如何使甲醇制低碳烯烃工业化装置在最短的时间内使反应器具备甲醇进料的条件,如何使甲醇在最短的时间内转化为乙烯、丙烯等目的产品,如何使反应器和再生器同时都进入正常运转状态,如何使反应产物尽早进入轻烯烃回收单元来生成聚合级乙烯和丙烯产品,如何使再生烟气处理和余热回收系统在最短的时间内进入正常运转状态,从而实现甲醇制低碳烯烃工业化装置的开工时间最短,开工物料消耗最少、开工成本最低。
本发明的目的是在现有甲醇制低碳烯烃工业化装置硬件设备的基础上,提供了一种安全更可靠、操作更简单、所需时间更短、物料消耗更低、开工费用更低的甲醇制烯烃装置开工的方法。
由于世界上只有中国神华集团一套甲醇制烯烃工业化装置,因此也就尚没有常规甲醇制烯烃装置的开工方法。甲醇制烯烃工业化装置与传统的石油炼制的催化裂化装置相类似,由于甲醇制烯烃装置的再生器和反应器之间的催化剂管道远小于催化裂化装置、催化剂循环量也远低于催化裂化装置。因此本开工方法与催化裂化装置开工方法不同,(1)一是催化裂化在开工初期全靠再生器辅助燃烧室给再生器和反应器升温,而甲醇制烯烃装置通过再生器辅助燃烧室给再生器升温、通过反应器开工加热炉加热氮气给反应器升温;(2)二是再生器添加催化剂以后,催化裂化就主要依靠向再生器喷燃料油提供热量,反应器主要通过从再生器来的热催化剂提供温升的热量。甲醇制烯烃装置不采用向再生器喷燃料油的开工方法,其明显优点是减少燃料油在再生器中燃烧时所造成的催化剂热崩,从而降低了开工过程中催化剂的损失。
另外,本方法在反应器进甲醇原料之前就实现了催化剂在反应器和再生器之间的循环,使反应器、再生器系统的催化剂循环、压力、密度等控制平稳,从而避免了甲醇进料后再建立催化剂循环带来的操作波动。其次,本开工方法是在反应器催化剂床层温度较高的条件下,启动甲醇进料,高温有利于快速启动反应的发生,从而缩短了从进料开始到达到反应器正常操作温度470~500℃,其明显的优点是大大减少了反应器升温期间类似于杜烯等有害副产物的生成,也减缓了对其下游烯烃分离装置的不利影响。再者,本开工方法缩短了开工时间,降低了开工成本、提高了装置的效益。
在一种优选的实施方式中,本发明的甲醇制烯烃装置的开工方法包括:
(a)利用主风使再生器和反应器温度升至第一预定温度;
(b)使再生器与反应器隔离,建立氮气蒸汽-开工加热炉-反应器流程,利用开工加热炉加热氮气使反应器升温第二预定温度;再生器继续用辅助燃烧室升温至第三预定温度;
(c)向再生器加入催化剂;向反应器加入催化剂;
(d)使反应器升温至第四预定温度,使再生器升温至第五预定温度;
(e)建立催化剂在再生器与反应器之间的循环;
(f)反应器开始进甲醇原料;
(g)逐渐减少氮气进入反应器;
(h)氮气切出系统,并停止开工加热炉;
(i)甲醇制烯烃进入正常状态。
在一种优选的实施方式中,本发明的甲醇制烯烃工业化装置的开工方法包括:
(a)利用主风机对反应系统、再生系统的进行升温,使反应器温度升至第一预定温度(例如,100~150℃);
(b)将从再生器至反应器的管道关闭,建立氮气蒸汽-开工加热炉-反应器流程,利用开工加热炉加热氮气使反应器升温第二预定温度(例如340~380℃);再生器继续利用辅助燃烧室升温至第三预定温度(例如530~580℃);
(c)向再生器加入催化剂;向反应器加入催化剂;
(d)使反应器升温至第四预定温度(例如,355℃),使再生器升温第五预定温度(例如,300℃以上);
(e)建立催化剂在再生器与反应器之间的循环;
(f)在反应器催化剂床层温度达到第六预定温度(例如280~400℃)时,反应器进甲醇原料;
(g)随着反应器温度升高、甲醇进料量增加,逐渐减少氮气进入反应器;
(h)氮气切出系统,并停止反应器开工加热炉;
(i)甲醇制烯烃进入正常状态。
在一种优选的实施方式中,提供一种甲醇制烯烃工业化装置开工的方法,包括:利用主风机送出的主风在辅助燃烧室中燃烧燃料气或柴油,高温烟气进入再生器,然后通过管道进入反应器,对反应系统、再生系统的进行升温、烘干;当反应器温度升至100~150℃时,将从再生器串至反应器的烟气切出,建立新鲜氮气蒸汽换热-开工加热炉-反应器流程,利用开工加热炉加热氮气使反应器升温,再生器继续利用辅助燃烧室升温;当再生器温度升高至530~580℃时,从催化剂储罐中向再生器加入催化剂;当反应器温度升高至340~380℃时,从催化剂储罐中向反应器加入催化剂;继续使用开工加热炉和辅助燃烧室使反应器和再生器升温至;适时投入再生器催化剂冷却器系统、甲醇反应器内取热流程;再生器烟气改CO焚烧炉、烟气余热锅炉-烟囱流程;适时建立催化剂在反应器-再生器-反应器之间的循环;继续利用开工加热炉和辅助燃烧室使反应器和再生器升温;在反应器催化剂床层温度达到280~400℃时,反应器进甲醇原料;随着反应器温度升高、甲醇进料量增加,逐渐减少新鲜氮气进入反应器;当测定的水洗塔顶混合气体含氧化合物浓度低于0.3~0.7%时,启动轻烯烃回收装置的原料气压缩机;根据再生器出口烟气组成变化,启动CO焚烧炉,适时将副产蒸汽送入蒸汽管网。该方法可以缩短甲醇进料到启动烯烃回收装置的时间、减少甲醇制烯烃装置反应产物去火炬燃烧的时间、减少开工进料期间的经济损失、减少开工期间含有高含氧化合物反应生成水的数量、缩短再生系统催化剂冷却器和烟气余热锅炉副产蒸汽的并网时间、减少蒸汽放空和损失。
下面参照附图对本发明的装置和方法进行详细的描述。
本发明的甲醇制烯烃装置(或甲醇制烯烃开工装置)包括:
(A)甲醇制烯烃反应器201;
(B)催化剂再生器101,其中,甲醇制烯烃反应器201与催化剂再生器101之间通过再生催化剂管道140和待生催化剂管道240相连;
(C)催化剂供应装置115,连接至催化剂再生器101和甲醇制烯烃反应器201;
(D)再生器辅助燃烧室105,连接至催化剂再生器101;
(E)主风机104,经由再生器辅助燃烧室105连接至催化剂再生器101;
(F)反应器开工加热炉208,连接至甲醇制烯烃反应器201;以及
(G)甲醇汽化器209,连接至反应器201。
首先对本发明的甲醇制烯烃工业化装置进行简单介绍。如图1所示,甲醇制烯烃工业化装置包括甲醇制烯烃反应器(本发明中也简称为“反应器”)201、催化剂再生器(本发明中也简称为“再生器“)101。反应器201用于进行甲醇制烯烃反应。催化剂再生器101用于催化剂的再生。在反应时,反应器201内容纳有催化剂,例如SAPO-34分子筛。反应器201与催化剂再生器101之间通过再生催化剂管道(第一管道)140和待生催化剂管道(第二管道)240相连。再生催化剂管道140上设置有第一阀(或称为“再生阀”,例如滑阀)112。待生催化剂管道240设置有第二阀(或称为“待生阀”,例如滑阀)213。
甲醇制烯烃工业化装置进一步包括:反应物急冷塔210,通过第三管道243与反应器201相连。来自反应器201的反应物经由第三管道243进入反应物急冷塔210。
甲醇制烯烃工业化装置进一步包括:反应物水洗塔211,通过第四管道244与反应物急冷塔210相连。经反应物水洗塔211处理的反应物222去烯烃分离单元。可选地,经反应物水洗塔211处理的一部分反应物221的去火炬。
该装置还包括:反应器开工加热炉208,连接至反应器201。反应器开工加热炉208用于对开工氮气217加热,从而用于对反应器201加热。
该装置还包括:甲醇汽化器209,连接至反应器201。
该装置还包括:再生器辅助燃烧室105,通过管道连接至催化剂再生器101。再生器辅助燃烧室105用于加热主风,从而对催化剂再生器101进行加热。例如,燃料(如瓦斯)在再生器辅助燃烧室105的燃烧,加热主风。
该装置还包括:主风机104,经由再生器辅助燃烧室105连接至催化剂再生器101。
该装置还包括:再生烟气CO焚烧炉106,与催化剂再生器101相连。来自催化剂再生器101的再生烟气119可以在再生烟气CO焚烧炉106内燃烧。再生烟气CO焚烧炉106还可以设置有再生烟气余热锅炉107。再生烟气CO焚烧炉106内燃烧产生的热量可以用再生烟气余热锅炉107回收。在再生烟气CO焚烧炉106与催化剂再生器101之间设置有第三阀(例如双动滑阀)114。
该装置还包括:催化剂冷却器103,连接至催化剂再生器101。催化剂冷却器103用于对催化剂再生器101内的催化剂进行冷却。
该装置还包括:催化剂供应装置(例如催化剂储罐)115,连接至催化剂再生器101和甲醇制烯烃反应器201。催化剂供应装置115用于提供催化剂至催化剂再生器101和甲醇制烯烃反应器201。
下面具体说明本发明的方法。
(a)预热步骤:使再生器101和反应器201升温至第一预定温度。
首先,利用主风使再生器101和反应器201升温至第一预定温度。主风机104提供的主风(温度优选105~160℃,更优选110~155℃,例如温度约150℃)通过再生器辅助燃烧室105进入再生器101。部分主风通过再生器101与反应器201之间的待生催化剂管道240、再生催化剂管道140进入反应器,使用主风携带的热量将再生器101和反应器201预热,并使温度达到第一预定温度。
(b)建立氮气蒸汽-开工加热炉-反应器流程,反应器201升温第二预定温度;再生器101升温至第三预定温度。
反应器201温度升至第一预定温度,使再生器101与反应器201之间的再生催化剂管道140和待生催化剂管道240关闭,使二者隔离。建立氮气蒸汽-开工加热炉-反应器流程,利用开工加热炉208加热氮气217使反应器201升温第二预定温度(例如340~380℃)。
优选地,使反应器201升温至第二预定温度为阶段升温,例如两阶段升温,三阶段升温或四阶段升温。优选地,在各个升温阶段还包括恒温步骤(或保温步骤)。
在一种优选的实施方式中,反应器201升温至第二预定温度包括:
(1)反应器第一升温阶段
例如用反应器开工加热炉208使反应器201升温至反应器第一阶段温度(例如140~160℃),优选保温一段时间。
(2)反应器第二升温阶段
反应器第一升温阶段结束后,例如用反应器开工加热炉208使反应器201升温至反应器第二阶段温度(例如300~330℃),优选保温一段时间。
(3)反应器第三升温阶段
反应器第二升温阶段结束后,例如通过反应器开工加热炉208使反应器201升温至反应器第三阶段温度(即第二预定温度,优选340~380℃,如350℃左右),优选保温一段时间。
再生器101继续用再生器辅助燃烧室105升温至第三预定温度(例如530~580℃)。
优选地,使再生器101升温至第三预定温度为阶段升温,例如两阶段升温,三阶段升温或四阶段升温。优选地,在各个升温阶段,还包括恒温步骤。
在一种优选的实施方式中,再生器101升温至第三预定温度包括:
(1)再生器第一升温阶段
用再生器辅助燃烧室105使再生器101升温至再生器第一阶段温度(例如150~160℃),优选保温一段时间。
(2)再生器第二升温阶段
再生器101的第一升温阶段结束后,用再生器辅助燃烧室105使再生器101升温至再生器第二阶段温度(例如310~325℃),优选保温一段时间,例如10~15h,。
(3)再生器第三升温阶段
再生器101的第二升温阶段结束后,用再生器辅助燃烧室105使再生器101升温至再生器第三阶段温度(即第三预定温度,例如530~580℃),优选保温一段时间。
(c)向再生器加入催化剂;向反应器加入催化剂。
向再生器101加入催化剂和向反应器201加入催化剂可以分别进行。在再生器101到达第三预定温度后,开始向再生器101加入催化剂。在反应器201到达第二预定温度后,向反应器201加入催化剂。
(d)再生器和反应器催化剂床层升温
使反应器催化剂床层升温至第四预定温度,使再生器催化剂床层升温至第五预定温度(例如300℃以上)。
优选地,第四预定温度为开工操作的上限温度,例如355℃。
(e)建立催化剂在再生器与反应器之间的循环
当再生器101催化剂床层温度达到第五预定温度、反应器201催化剂床层温度达到第四预定温度后,建立催化剂在反应器201和再生器101之间的循环。
优选地,催化剂在反应器201和再生器101之间循环正常后,使再生器101的密相催化剂床层温度维持在第七预定温度(例如330℃以上),反应器201的密相催化剂温度维持在第六预定温度(优选开工操作的上限温度左右,例如约355℃)。
(f)反应器进甲醇原料
催化剂在反应器201和再生器101之间循环正常后,气相甲醇引入反应器201。
优选地,再生器101的密相催化剂床层温度维持在第七预定温度(例如330℃以上),反应器201的密相催化剂温度维持在第六预定温度(优选开工操作的上限温度左右,例如约355℃),将甲醇引入反应器201。
(g)逐渐减少氮气进入反应器
随着反应器温度升高、甲醇进料量增加,逐渐减少氮气进入反应器。
(h)氮气切出系统,并停止开工加热炉
当反应产物和稀释蒸汽流量能够保证反应器旋风分离器处于正常工作状态后,开工氮气切出系统并停用反应器开工加热炉208。
(i)甲醇制烯烃进入正常状态
继续调解操作条件,最终使甲醇制烯烃反应进入正常状态。
优选地,第一预定温度为100~150℃,优选110~150℃,更优选120~150℃,最优选130~140℃。
优选地,第二预定温度为340~380℃,优选340~370℃,更优选340~360℃,例如约350℃。
优选地,第三预定温度为530~580℃,优选540~580℃,更优选540~570℃,最优选540~560℃,例如约550℃。
优选地,第三预定温度大于第二预定温度。
优选地,第四预定温度为280~400℃,优选300~400℃,更优选310~380℃,最优选330~380℃,例如约355℃。优选地,第四预定温度为开工操作的上限温度,例如约355℃。
优选地,第五预定温度为300℃以上,优选300~400℃,更优选310~380℃,最优选320~380℃,例如300℃。
优选地,第四预定温度大于第五预定温度。
优选地,第六预定温度为280~400℃,优选300~400℃,更优选310~380℃,最优选330~380℃,例如约355℃。。优选地,第六预定温度为开工操作的上限温度,例如约355℃。
优选地,第六预定温度大于或等于第四预定温度。在一种优选的实施方式中,第六预定温度等于第四预定温度。
优选地,第七预定温度为330℃以上,优选330~400℃,更优选340~380℃,最优选340~380℃,例如330℃。
优选地,第七预定温度大于第五预定温度。
优选地,当反应器201和再生器101在第二升温阶段(例如315℃)结束后,将甲醇引进甲醇制烯烃装置,建立甲醇冷态循环。
本发明的装置包括甲醇进料汽化器。优选地,在向再生器101和反应器201加注催化剂期间,启用甲醇进料汽化器,优选地,同时使用氮气启动轻烯烃回收装置的原料气压缩机。
优选地,催化剂在反应器201和再生器101之间循环正常后,甲醇原料才引入反应器201。
优选地,反应器201的催化剂床层温度达到280~400℃以上的较高温度后,才将原料甲醇引入反应器201。
优选地,在反应器201升温期间,就将反应器内取热甲醇的蒸汽保护措施投入。
优选地,在再生器101升温期间就将催化剂冷却器系统、CO焚烧炉和烟气余热回收系统投用。
优选地,在反应器201温度达到340~380℃以后,向反应器中加入催化剂。
优选地,在再生器101温度达到530~580℃以后,向再生器101中加入催化剂。
优选地,当甲醇制烯烃装置开工初期,利用辅助燃烧室105加热主风同时给反应器201和再生器101升温。
优选地,当反应器201温度达到110~130℃以后,就利用开工加热炉208加热新鲜氮气单独给反应器升温,并对反应器201进行置换。
甲醇制烯烃工业化装置采用该方法开工,与常规开工方法相比,从辅助燃烧室点火到装置达到进甲醇原料的开工时间可以节约24小时以上,装置开工期间的氮气消耗可以减少30%以上,开工期间不会发生催化剂跑损现象,开工期间没有污染物外排,目的产品乙烯和丙烯产品质量合格的时间缩短36小时以上,由于开工时间的缩短、降低了开工期间的成本。
本发明提供了一种甲醇制低碳烯烃工业化装置开工的方法。
在一种优选的实施方式中,该开工方法包括了以下步骤。
步骤一:利用主风使再生器和反应器升温至第一预定温度(例如,100~150℃)
主风机104提供的主风(温度优选105~160℃,更优选110~155℃,例如温度约150℃)通过再生器辅助燃烧室105进入再生器,部分主风通过再生器101与反应器201之间的待生催化剂管道240、再生催化剂管道140进入反应器201,使用主风携带的热量将再生器101和反应器201预热,并使温度达到第一预定温度,例如100~150℃。
该步骤的目的:一是使用主风贯穿再生器101烟气系统和反应器201反应产物系统的主流程,二是利用主风自身携带的热量将再生器101和反应器201预热至一定温度,节约外供燃料的消耗。
步骤二:利用再生器辅助燃烧室使再生器升温至第三预定温度(例如530~580℃)
优选地,使再生器101升温至第三预定温度为阶段升温,例如两阶段升温,三阶段升温或四阶段升温。优选地,在各个升温阶段,还包括恒温步骤。
下面以三阶段升温为例具体介绍使再生器101升温至第三预定温度的过程。在一种优选的实施方式中,再生器101升温至第三预定温度包括:
(1)再生器第一升温阶段
在主风流量、再生器101压力稳定后,启动瓦斯在再生器辅助燃烧室105的燃烧,加热主风,再生器101例如以5~15℃/h的升温速度升温至再生器第一阶段温度(例如150~160℃),优选升温速度为9~11℃/h。
优选地,当再生器101温度达到再生器第一阶段温度(例如150~160℃)后,恒温一段时间,例如10~15h,最佳恒温时间为12h。
(2)再生器第二升温阶段
再生器101的第一升温阶段结束后,优选第一阶段温度(例如150~160℃)恒温结束后,例如通过调节再生器辅助燃烧室105的燃料气和燃料油流量,再生器101例如以10~20℃/h的升温速度升温至再生器第二阶段温度(例如310~325℃),最佳升温速度为14~16℃/h。
优选地,当再生器101温度达到再生器第二阶段温度(例如310~325℃)后,恒温一段时间,例如10~15h,最佳恒温时间为12h。
(3)再生器第三升温阶段
再生器101的第二升温阶段结束后(优选第二阶段恒温310~325℃结束后),例如通过调节再生器辅助燃烧室105的燃料气和燃料油流量,再生器101优选以10~20℃/h的升温速度升温至再生器第三阶段温度(即第三预定温度,例如530~580℃),最佳升温速度为14~16℃/h。
优选地,当再生器101温度达到第三阶段温度(即第三预定温度,例如530~580℃)后,恒温一段时间,例如5~10h,最佳恒温时间为8h。
在再生器101升温过程中,逐步提高再生器101的压力。优选地,当再生器第三预定温度(例如530~580℃)恒温时,再生器101的压力达到0.083~0.085MPa(表压)。
优选地,当再生器101温度达到130~150℃时,将除氧水引入再生器烟气余热锅炉107汽包,将余热锅炉水、汽系统投用。优选地,在再生器101温度达到300~350℃时,最佳温度为315℃时,再生器101内取热盘管引保护蒸汽。优选地,当再生器101温度达到430~470℃,最佳温度为450℃时,催化剂冷却器汽包引除氧水,将再生器101密相床层内取热盘管和再生器催化剂冷却器103投用,利用汽包压力控制内取热盘管和催化剂冷却器管束内循环热水的温度。
再生器101阶段性升温至第三预定温度(例如530~580℃)的目的是为向再生器101加催化剂创造必要的条件。控制各阶段升温速度和恒温时间的目的是在升温过程中,使再生器101内隔热耐磨衬里及其金属内件缓慢升温、均匀膨胀,防止衬里和内件膨胀速度过快而损害衬里和设备。
适时将蒸汽、除氧水引入再生器烟气余热锅炉107、再生器内取热盘管和再生器催化剂冷却器的目的是保护这些设备的炉管超温、干烧,防止设备损坏。
步骤三:利用开工氮气和反应器开工加热炉使反应器升温至第二预定温度(例如340~380℃)
当使用来自再生器101的主风使反应器201温度升至第一预定温度(例如100~150℃)并恒定后,关闭待生催化剂管道240和再生催化剂管道140上的单动滑阀140、240,使反应器201和再生器101隔离。
将空分装置副产的氮气217从装置外引入装置,并建立如下开工流程:经反应器开工加热炉208后进入反应器201,然后依次通过反应器产物换热器、急冷塔210、水洗塔211、水洗塔顶空气冷却器后在高点排入大气。
优选地,使反应器201升温至第二预定温度为阶段升温,例如两阶段升温,三阶段升温或四阶段升温。优选地,在各个升温阶段,还包括恒温步骤。
下面以三阶段升温为例具体介绍使反应器201升温至第二预定温度的过程。在一种优选的实施方式中,反应器201升温至第二预定温度包括:
(1)反应器第一升温阶段
启动瓦斯在反应器开工加热炉208的燃烧,加热开工氮气217,反应器201例如以5~15℃/h的升温速度升温至反应器第一阶段温度(例如140~160℃),最佳升温速度为9~11℃/h。
优选地,当反应器201温度达到反应器第一阶段温度(例如140~160℃)后,恒温一段时间,例如10~15h,最佳恒温时间为12h。
(2)反应器第二升温阶段
反应器第一升温阶段结束后,优选反应器第一阶段温度(例如140~160℃)恒温结束后,例如通过调节反应器开工加热炉208的燃料气流量,反应器201以优选10~20℃/h的升温速度升温至反应器第二阶段温度(例如300~330℃),最佳升温速度为13~16℃/h。
优选地,当反应器201温度达到反应器第二阶段温度(例如300~330℃)后,恒温一段时间,例如10~15h,最佳恒温时间为12h。
(3)反应器第三升温阶段
反应器第二升温阶段结束后,优选恒温后,例如通过调节反应器开工加热炉208的燃料气,反应器201以例如10~20℃/h的升温速度升温至反应器第三阶段温度(即第二预定温度,优选340~380℃,如350℃左右),最佳升温速度为14~16℃/h。
优选地,当反应器201温度达到反应器第三阶段温度(即第二预定温度,优选340~380℃,如350℃左右)后恒温。
在反应器201升温过程中,逐步提高反应器201的压力。优选地,当反应器第三阶段温度(即第二预定温度,优选340~380℃,如350℃左右)恒温时,再生器101的压力达到0.095~0.097MPa(表)。优选地,在反应器201升温期间,始终保持反应器201的压力略高于再生器101压力。
优选地,当反应器201温度达到反应器第三阶段温度(即第二预定温度,优选340~380℃,如350℃左右)时,将保护蒸汽引入反应器201内甲醇预热盘管。
反应器201阶段性升温至第二预定温度(优选340~380℃,例如350℃)的目的是为向反应器201加催化剂创造必要的条件。控制各阶段升温速度和恒温时间的目的是在升温过程中,使反应器201内隔热耐磨衬里及其金属内件缓慢升温、均匀膨胀,防止衬里和内件膨胀速度过快而损害衬里和设备。
适时将蒸汽引入反应器201内甲醇预热盘管的目的是防止盘管超温、干烧,防止设备损坏。保持反应器201压力高于再生器101压力的目的是防止再生器101的含氧量高的烟气串入反应器201中。
步骤四:向再生器加催化剂
优选在再生器在第三预定温度(例如550℃)恒温结束后,开始利用大型加料管线从催化剂储罐115中向再生器101加催化剂。
在向再生器101加催化剂期间,要保证再生器101的操作条件在合适的范围内。优选地,在向再生器101加催化剂期间,再生器101的操作条件为:(1)一是再生器101的温度要保持高于250℃,如果温度低于250℃,要及时调整再生器辅助燃烧室105的燃料油流量和主风出口温度,或适当降低催化剂的加入速率;(2)二是要根据再生器101的温度和压力,及时调整主风的流量,使再生器101的一级旋风分离器的表观入口速度维持在18~22m/s的范围内,最佳表观入口线速为20m/s;(3)三是在再生器101温度允许的范围内,开始加入催化剂的速率尽可能地高一些,以便尽快建立再生器密相床催化剂的料位。继续向再生器101加注催化剂,直至测量仪表显示催化剂的藏量达到设计值为止。
尽可能地提高催化剂加注速率和控制再生器一级旋风分离器表观入口线速的目的是防止催化剂跑速。
步骤五:向反应器加催化剂
在反应器第二预定温度(优选340~380℃,如350℃左右)恒温结束后,开始利用大型加料管线从催化剂储罐115中向反应器201加催化剂。
在向反应器201加催化剂期间,要保证反应器201的操作条件在合适的范围内。优选地,在向反应器201加催化剂期间,反应器201的操作条件为:(1)反应器201的温度要保持高于220℃,如果温度低于220℃,要及时调整反应器201开工加热炉的燃料气流量、开工氮气流量、反应器201中压稀释蒸汽流量,或适当降低催化剂的加入速率;(2)要根据反应器201的温度和压力,及时调整开工氮气和稀释蒸汽的流量,使反应器201一级旋风分离器的表观入口速度维持在4~6m/s的范围内,最佳表观入口线速为5m/s;(3)在反应器201温度允许的范围内,开始加入催化剂的速率尽可能地高一些,以便尽快建立反应器密相床催化剂的料位。
继续向反应器201加注催化剂,直至测量仪表显示催化剂的藏量达到设计值为止。
优选地,在催化剂加注过程中,要始终保持反应器201的压力略高于再生器101的压力。尽可能地提高催化剂加注速率和控制反应器一级旋风分离器表观入口线速的目的是防止大量催化剂跑速。将反应器一级旋风分离器入口线速控制在较低范围的主要原因是,(1)一是开工氮气和中压稀释蒸汽的量要能够保证反应器201内催化剂处于流化状态,(2)二是反应器201内气体的表观线速尽可能低,以便使上升气体夹带的催化剂通过沉降返回催化剂床层,防止大量催化剂被携带到下游单元。
步骤六:再生器和反应器催化剂床层升温
当再生器101和反应器201的催化剂藏量分别达到设计值后,停止向再生器101和反应器201加催化剂。例如通过调节再生器辅助燃烧室105的燃料油流量和主风出口温度来提高再生器密相床层催化剂的温度至第五预定温度,例如在300℃以上。例如通过调节反应器开工加热炉208燃料气流量、开工氮气流量和出口温度来提高反应器密相床层催化剂的温度,逐渐使反应器密相床层催化剂的温度达到第四预定温度(开工操作温度)。优选地,使反应器密相床层催化剂的温度(第四预定温度)达到开工操作的上限温度,例如355℃。
通过反应器开工加热炉208使反应器密相床层温度尽可能提高的目的是使反应器201进甲醇原料时的温度尽可能高、甲醇转化的反应速率快,减少反应诱导期的时间,以便达到缩短开工时间的目的。
步骤七:建立催化剂在反应器和再生器之间的循环
当再生器101温度达到第五预定温度(例如在300℃)、反应器201温度达到第四预定温度(优选开工操作的上限温度,例如355℃),并且反应器201和再生器101的压力稳定,再生器101和反应器201内催化剂流化正常后,开始建立催化剂在反应器201和再生器101之间的循环。
首先缓慢打开位于反应器201待生催化剂汽提段下部待生催化剂立管上的待生滑阀,通过调节输送风流量来确保催化剂被提升到再生器101。当发现再生器101的藏量和密相催化剂密度增加时,就说明催化剂已经从反应器201进入到再生器101中。然后再缓慢打开位于再生器101的再生催化剂汽提段下部再生催化剂立管上的再生滑阀,通过调节输送氮气流量来确保催化剂被提升到反应器201。当发现再生器101的藏量和密相催化剂密度下降时,就说明催化剂已经从再生器101进入到反应器201中。通过调节待生滑阀240和再生滑阀140的开度,保持催化剂在反应器201和再生器101之间的循环正常。
催化剂在反应器201和再生器101之间循环正常后,继续利用再生器辅助燃烧室105和反应器开工加热炉208为再生器101和反应器201的密相床层催化剂提供热量,使再生器101的密相催化剂床层温度维持在第七预定温度(例如330℃以上),反应器201的密相催化剂温度维持在第六预定温度(优选开工操作的上限温度左右,例如约355℃)。
建立催化剂在反应器201和再生器101之间循环的主要目的:(1)一是可以提高反应器催化剂床层的升温速度,使反应器201尽快达到最佳投料状态;(2)二是建立催化剂循环后,一旦反应器201进料、发生化学反应、焦炭沉积到催化剂上后,含有焦炭的催化剂就很快进入再生器101,再生器101随之进入操作状态。
步骤八:建立甲醇冷循环、投用甲醇汽化器
当反应器201和再生器101在第二升温阶段结束后(例如315℃恒温结束后),甲醇制低碳烯烃装置将甲醇从罐区引进装置,建立甲醇冷态循环。
在向再生器101和反应器201加注催化剂期间,启用甲醇进料汽化器;同时使用氮气启动轻烯烃回收装置的原料气压缩机。
步骤九:反应器进甲醇原料,全装置调整操作
当再生器密相催化剂床层温度维持在第七预定温度(例如330℃以上)、反应器密相催化剂温度维持在第六预定温度(优选开工操作的上限温度左右,例如约355℃),催化剂在反应器201和再生器101之间循环正常,且甲醇汽化正常以后,将设计进料量17~21%的气相甲醇引入反应器201,最佳进料量是设计进料量的20%。
甲醇进入反应器201后,会在催化剂的催化作业下发生一系列转化反应,反应器201的密相床层温度和再生器101的密相床层温度也随之升高。当反应器201的密相催化剂床层温度达到400℃后,适当提高催化剂在反应器201和再生器101之间的催化剂循环量。随着反应器201的密相催化剂床层上升到450℃,再生器101的密相床层温度预计会达到600℃左右。然后每次按照设计进料量2~5%的速度依次提高甲醇进料量,最佳提高甲醇进料量速度是3%,并逐渐提高催化剂的循环量。
当反应器201、再生器101压力和温度分别达到开工设定操作条件后,继续提高反应器201甲醇原料的进料量和稀释蒸汽流量,逐渐减少开工氮气流量,确保反应器一级旋风分离器入口表观气体线速保持在18~22m/s的范围内。当反应产物和稀释蒸汽流量能够保证反应器旋风分离器处于正常工作状态后,开工氮气切出系统并停用反应器开工加热炉208。
当再生器101温度达到600℃时,启动再生烟气CO焚烧炉106,调整再生器催化剂冷却器和再生烟气预热副产蒸汽的压力和温度,在温度和压力达到设计指标后将该股蒸汽并入蒸汽管网。
当进料量达到设计进料量的50%左右时,反应器密相温度达到设计开工温度正常操作值470~480℃,再生器密相床层温度达到660~670℃,催化剂循环量达到设计值的80%,此时反应器201出口反应物气体的甲醇含量将降低到1%(摩尔)、二甲醚含量将降低到1%(摩尔),说明甲醇转化制烯烃反应已经从诱导状态正式进入到正常反应状态,此时将经水冷却、洗涤后的反应产物引入轻烯烃回收装置。
下面的实施例将对本方法予以进一步的说明,但并不因此而限制本方法。